基于ZBrush 的雕塑課程改革研究

馬力

（湘潭大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，湖南 湘潭 411105）

一、研究現(xiàn)狀

目前學(xué)術(shù)界對(duì)ZBrush 數(shù)字雕塑的研究較少（ZBrush 是一款雕刻軟件，以下簡(jiǎn)稱：ZB）。相關(guān)研究主要集中在以下三個(gè)方面。第一，各大美術(shù)院校設(shè)立相關(guān)課程。廣州美術(shù)學(xué)院、中國(guó)美術(shù)學(xué)院、四川美術(shù)學(xué)院雕塑系陸續(xù)開(kāi)設(shè)相關(guān)課程。作品成果較多，理論成果較少。第二，圍繞ZB 在動(dòng)畫(huà)軟件應(yīng)用中的研究。張盛、邵向前、崔晉等人討論了ZB 軟件在建模中的具體技巧和方法。朱喜基、潘亮、姚匯娜談?wù)摿薢B 的真人頭部模型設(shè)計(jì)以及重建方法。李園、蘭德等人淺談了ZB 數(shù)字雕刻軟件在電腦首飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。第三，圍繞ZB 在教學(xué)應(yīng)用中的研究。楊媛探討了在游戲設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中如何最大限度地實(shí)現(xiàn)ZB 軟件教學(xué)與基礎(chǔ)課程的合理嫁接。朱華西研究了基于ZB 角色建模教學(xué)過(guò)程中的技巧。于偉介紹了大連理工大學(xué)數(shù)字雕塑教學(xué)情況，指出數(shù)字雕塑為實(shí)驗(yàn)操作者提供了多種實(shí)現(xiàn)造型設(shè)計(jì)的手段。

總的來(lái)說(shuō)，學(xué)界對(duì)ZB 的應(yīng)用研究主要集中在動(dòng)畫(huà)、影視以及其他設(shè)計(jì)領(lǐng)域，教育教改領(lǐng)域少有涉及，也少有與其他課程產(chǎn)生互助的關(guān)系。

二、本課程改革研究目標(biāo)

通過(guò)課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生基本掌握Z(yǔ)B 雕刻軟件的操作方法與技巧。在實(shí)體泥塑與虛擬雕刻的教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力、造型能力與設(shè)計(jì)能力。探索多種三維軟件在不同雕刻需求時(shí)，應(yīng)用切換的方法。完善動(dòng)畫(huà)專業(yè)“數(shù)字雕塑平臺(tái)”建設(shè)，切實(shí)帶動(dòng)動(dòng)畫(huà)課程體系化。

三、ZBrush 數(shù)字雕塑課程設(shè)置

在課程改革中，先開(kāi)設(shè)了傳統(tǒng)泥塑課程，學(xué)生對(duì)泥巴的體驗(yàn)是直接、真實(shí)的，富有觸感的。通過(guò)簡(jiǎn)單命題的創(chuàng)作，比如完成一件卡通動(dòng)物的泥塑，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)“雕”與“塑”的理解。通過(guò)對(duì)雕塑體量、比例關(guān)系、空間關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)的講解，逐步了解雕塑的語(yǔ)言。在這階段學(xué)習(xí)者不難塑造出一件動(dòng)物雕塑，還能進(jìn)行一定程度的細(xì)節(jié)刻畫(huà)。課程的第二階段是學(xué)習(xí)ZB 軟件，完成一件與之前泥塑相同的動(dòng)物數(shù)字造型。這樣的設(shè)置降低了數(shù)字雕刻的難度，在實(shí)體空間學(xué)生已經(jīng)做出了動(dòng)物的基本形。在熟悉了軟件基本操作后便可創(chuàng)作了，在這期間把之前的泥塑體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)換一種方式表達(dá)出來(lái)，轉(zhuǎn)換為軟件中不同的“命令”，但是對(duì)于虛擬動(dòng)物形象的體積、形體和空間關(guān)系等要素的要求不變。ZB 最大的特色是可以讓軟件操作者產(chǎn)生像兒時(shí)玩泥巴一樣的自由和隨意的感受,同時(shí)它又具備了快捷、便利、省時(shí)地造型效率，當(dāng)然這種“感受”和真實(shí)體驗(yàn)是有距離的。

四、ZBrush 雕刻軟件的基本操作與技巧

ZBrush 完全顛覆了以往三維建模的方式。其界面不同以往，簡(jiǎn)潔的同時(shí)還擁有更多的“虛擬”操作空間。在技術(shù)表現(xiàn)上，突破常用的方體建模和邊線建模的方式。采用“Z”球模型，利用近似于泥塑的手法，可以完成加減、磨平、凸起、切割等細(xì)膩的操作，提高了塑形的效率。ZB 軟件不用復(fù)雜的流程就能生成法線貼圖。在數(shù)據(jù)保存和傳輸上，ZB 軟件不僅適用于三維角色、場(chǎng)景、手辦造型的制作，數(shù)據(jù)還可以和三維、二維軟件互通，對(duì)后期的創(chuàng)作提供了便利。

ZB 創(chuàng)作雕塑的基本流程有：動(dòng)態(tài)模型流程、Z 球模型流程、模塊化流程三種，他們共同特點(diǎn)是初始獲得一個(gè)基礎(chǔ)模型，這個(gè)過(guò)程類似于泥塑的“上大泥”階段，雕刻出造型之后拓?fù)浜侠聿季€，拓?fù)浜蟮玫揭粋€(gè)布線結(jié)構(gòu)更便于深入塑造細(xì)節(jié)的模型，再進(jìn)一步塑造細(xì)節(jié)，最后完成模型，精簡(jiǎn)模型數(shù)據(jù)便于精雕或3D 打印。

五、從比較中看數(shù)字雕刻的特征與優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)雕塑制作是一個(gè)“線性”的過(guò)程。以泥塑為例，先搭架子，然后上大泥、最后深入塑造形體直到完成。這個(gè)過(guò)程具有不可逆性，也就是說(shuō)，我們無(wú)法在這幾個(gè)階段之間隨意改變其順序，也不可能隨意在中間跳躍?！熬€性”過(guò)程的問(wèn)題在于一旦前面的環(huán)節(jié)出錯(cuò)，如果要修改錯(cuò)誤，就要倒回去，回到錯(cuò)誤發(fā)生之前的狀態(tài)接著做。數(shù)字雕塑的創(chuàng)作過(guò)程和傳統(tǒng)雕塑比有巨大的不同。這種不同既源自計(jì)算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)，同時(shí)也源自材料本身的特性差異。用ZB 建模軟件做雕塑，材料不再是現(xiàn)實(shí)中的泥土、石材、木頭、金屬，而是“數(shù)字泥土”材料。其本質(zhì)是一個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，其非線性特征主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：制作不同階段的順序可以任意跳躍；可以切掉和添加任意形體；可以模塊化的創(chuàng)作模式；形體可以重復(fù)使用。

數(shù)字雕塑具有的深度“交互性”特征。傳統(tǒng)的雕塑創(chuàng)作都是“非交互式”。在傳統(tǒng)的雕塑創(chuàng)作中，以泥塑為例，如果要在一個(gè)泥塑上挖去一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的立方體或球形，這都是非常耗時(shí)的工作。如果不滿意，想要改變這個(gè)“洞”的位置、大小或是排列方式，那將是一件令人頭疼的事。在數(shù)字雕塑中，命令工具作用于雕塑數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)地看到結(jié)果，及時(shí)反饋。比如利用軟件中的“布爾差集”工具，可以在極短時(shí)間完成標(biāo)準(zhǔn)圓球的挖去工作，而且還可以馬上調(diào)節(jié)，并立刻看到結(jié)果。這種即時(shí)交互式創(chuàng)作體驗(yàn)在ZB 很多工具中都有體現(xiàn)。

數(shù)字泥塑材料的語(yǔ)言本質(zhì)特征是虛擬性，不受自然力作用，可模擬自然力的作用，形體塑造易穿透，可快速?gòu)?fù)制，不占用實(shí)體空間。數(shù)字雕塑技術(shù)突破了空間對(duì)雕塑的限制，在空間上解放了雕塑制作者，作品的保存方式改變，作品的成形方式改變。數(shù)字雕塑技術(shù)還突破了時(shí)間對(duì)雕塑的限制，數(shù)字泥土材料突破了傳統(tǒng)材料的語(yǔ)言范圍，能制作出大量復(fù)雜的造型。

數(shù)字雕塑的核心價(jià)值是新語(yǔ)言的可能性。如果用傳統(tǒng)雕塑的思維來(lái)使用數(shù)字雕塑技術(shù)，那僅僅是利用數(shù)字手段模擬傳統(tǒng)雕塑的創(chuàng)作過(guò)程，充其量只是提高創(chuàng)作效率和降低創(chuàng)作成本。數(shù)字雕塑真正的核心價(jià)值是數(shù)字泥土和數(shù)字化工具帶來(lái)的新的可能性和新的雕塑語(yǔ)言，產(chǎn)生一種以數(shù)字化手段為基礎(chǔ)的雕塑創(chuàng)作思維。

六、基于ZBrush 的動(dòng)畫(huà)專業(yè)“數(shù)字雕塑平臺(tái)”建設(shè)的實(shí)踐

在課程的教學(xué)過(guò)程中首先樹(shù)立數(shù)字雕塑的理念，使用ZB 等數(shù)字雕刻軟件，建立橫向課程之間的相互關(guān)聯(lián)性，在教學(xué)過(guò)程中融入整體意識(shí)。數(shù)字雕塑課程的應(yīng)用不局限于雕塑課程本身，在游戲低模建模、動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、立體構(gòu)成以及相關(guān)軟件課程都能廣泛運(yùn)用。

數(shù)字雕塑引入解剖課程，學(xué)生在虛擬空間中創(chuàng)作數(shù)字雕塑作品，積累雕刻的經(jīng)驗(yàn)。數(shù)字雕塑創(chuàng)作是非線性的雕刻流程，可以反復(fù)修改，還能以層級(jí)、動(dòng)態(tài)的形式觀察。將數(shù)字雕塑作品打印成型，學(xué)習(xí)者能以直觀、交互的方式，理解在傳統(tǒng)教學(xué)中難以把握的動(dòng)態(tài)造型、透視變化、陰影關(guān)系等難點(diǎn)問(wèn)題。

數(shù)字雕塑將解剖課程、三維軟件課程、傳統(tǒng)雕塑課程和偶動(dòng)畫(huà)課程串聯(lián)起來(lái)，將虛擬模型可視化、可觸化，解決了傳統(tǒng)雕塑模型翻制的問(wèn)題，提高了偶動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作效率。在進(jìn)行數(shù)字雕塑創(chuàng)作時(shí)，在軟件中調(diào)整好面部表情、比例縮放、編號(hào)打印，損壞后還能重制。此外，3D 打印在服裝道具的制作、動(dòng)漫衍生品的開(kāi)發(fā)上，相比傳統(tǒng)工藝也更加精準(zhǔn)、快捷。3D 打印、數(shù)字雕塑的應(yīng)用有助于打通動(dòng)畫(huà)專業(yè)課程之間的壁壘，成為課程之間在技術(shù)上的橋梁，還對(duì)豐富動(dòng)畫(huà)專業(yè)理論具有積極的意義。

3D 軟件種類繁多，按照技術(shù)特點(diǎn)可分成多邊形建模、曲面建模、雕刻建模、動(dòng)力學(xué)建模等類型。多邊形建模的代表軟件有3D Max 和Maya，曲面建模的代表軟件有Rhinoceros，雕刻建模的代表軟件有ZBrush 和Mudbox。這些軟件中，雕刻建模類軟件更加貼近傳統(tǒng)雕塑創(chuàng)作的工具和思維方式。針對(duì)不同的需求，ZB 能與很多三維工程平臺(tái)綜合運(yùn)用，構(gòu)建出“數(shù)學(xué)雕塑平臺(tái)”。合理利用三維軟件協(xié)調(diào)雕刻，比如，利用3D Max 來(lái)創(chuàng)建簡(jiǎn)單模型，然后導(dǎo)入ZB 中雕刻細(xì)節(jié)，從而達(dá)到軟件之間的交互工作。ZB 不但能回避其他三維軟件高面數(shù)渲染效率低的弊端，還有利于普通電腦設(shè)備雕刻高清作品，可以快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)貼圖繪制，其過(guò)程更加人性化。

七、結(jié)語(yǔ)

本課程的改革研究有利于動(dòng)畫(huà)專業(yè)課程中三維軟件的跨平臺(tái)學(xué)習(xí)與應(yīng)用，具備一定的延展性，對(duì)其他相關(guān)類似課程有借鑒意義，帶動(dòng)動(dòng)畫(huà)課程體系化。改革有利于動(dòng)漫雕塑課程的數(shù)字化發(fā)展，有利于“數(shù)字雕塑平臺(tái)”建設(shè)。在此之上建立合理的雕塑教學(xué)理念，對(duì)于動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作有實(shí)際價(jià)值。改革還有利于提高學(xué)生造型能力、設(shè)計(jì)能力，并能為學(xué)生創(chuàng)造對(duì)事物更真實(shí)可靠的探索機(jī)會(huì)，是實(shí)物教學(xué)和參與性學(xué)習(xí)的發(fā)展需要，為學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展提供了新的可能。