基于3D建模技術(shù)原理的皮革工藝美術(shù)品設(shè)計(jì)研究

梁顥

（陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712099）

目前采用計(jì)算機(jī)3D 建模技術(shù)，在進(jìn)行皮革工藝美術(shù)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，可任意進(jìn)行工藝成品最終效果展示的二維與三維自由轉(zhuǎn)換，可以有效地提高皮革工藝設(shè)計(jì)效率，壓縮設(shè)計(jì)成本，從而全面提升皮革工藝美術(shù)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 3D建模技術(shù)

1.1 3D建模軟件的分類(lèi)

常見(jiàn)的主流3D 建模軟件有MAYA、3DS MAX、ZBrush、BodyPaint 3D、CINEMA 4D 等。不同的3D 軟件建模制作方式、畫(huà)面表現(xiàn)各不相同，例如MAYA、CINEMA 4D 更偏場(chǎng)景角色設(shè)計(jì)多一些，在影視后期，工業(yè)渲染中非常常見(jiàn)，而3DS MAX、BodyPaint 3D 在產(chǎn)品建模、角色建模設(shè)計(jì)表現(xiàn)中比較常見(jiàn)?，F(xiàn)代的3D 建模通常采用3DS MAX 軟件建模，通過(guò)OpenGL 技術(shù)進(jìn)行二次處理的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，3DS MAX 具有強(qiáng)大的建模能力和渲染能力[1]。

1.2 建模技術(shù)原理

三維建模是三維設(shè)計(jì)的第一步，是三維世界的核心和基礎(chǔ)。沒(méi)有一個(gè)好的模型，其他什么好的效果都難以表現(xiàn)。3DS MAX 具有多種建模手段，除了內(nèi)置的幾何體模型、對(duì)圖形的擠壓、車(chē)削、放樣建模以及復(fù)合物體等基礎(chǔ)建模外，還有多邊形建模、面片建模、NURBS 建模等高級(jí)建模[2]。

3D 建模技術(shù)是實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)產(chǎn)品展示的關(guān)鍵技術(shù)，虛擬設(shè)計(jì)產(chǎn)品的建模技術(shù)原理就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)3D 圖形學(xué)的方法，根據(jù)設(shè)計(jì)草圖在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行虛擬環(huán)境的模型建造與渲染?；诖嗽恚梢园呀⒌?D設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型全方位地進(jìn)行多視角或任意方向的展示，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)渲染計(jì)算，最終以圖像的形式生成，以此達(dá)到逼真模擬度高的效果。

2 3D建模技術(shù)在皮革工藝美術(shù)品中的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

2.1 設(shè)計(jì)成本較低

在一定程度上，皮革工藝美術(shù)品設(shè)計(jì)制作環(huán)節(jié)會(huì)受到皮革產(chǎn)品的材料品類(lèi)、成型工藝、材料特性、設(shè)計(jì)造型等因素的制約。制作成本高、成型精度差、質(zhì)量效果欠佳是比較常見(jiàn)的問(wèn)題。

隨著皮革工藝新材料、新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，3D 建模技術(shù)可以很好地解決這些問(wèn)題，在3D 建模中可以完成各類(lèi)的皮革工藝美術(shù)造型設(shè)計(jì)，通過(guò)賦予材質(zhì)、貼圖燈光設(shè)置，搭配虛擬場(chǎng)景烘托，可以有效展示皮革工藝成品的最終效果，且所有的操作步驟均在計(jì)算機(jī)中完成，省時(shí)省力，避免了制作環(huán)節(jié)中的失誤，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。

2.2 快速提高工藝設(shè)計(jì)效率

傳統(tǒng)的皮革工藝美術(shù)品主要分為手工藝制作和機(jī)器制作。手工藝制作出來(lái)的工藝產(chǎn)品造型俏皮、制作精美，富有一定的人文特色。但是，手工藝制作也存在弊端，比如工藝產(chǎn)品的生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、制作效率較低等問(wèn)題。機(jī)器制作由于受制于機(jī)器生產(chǎn)的皮革模具、參數(shù)設(shè)定，制作出來(lái)的工藝品效果往往千篇一律，造型較為呆板。

通過(guò)3D 建模技術(shù)來(lái)完成工藝產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可以大大提高工藝設(shè)計(jì)的效率，3D 建模工藝產(chǎn)品不需要進(jìn)行實(shí)物的加工和制作，通過(guò)虛擬的生成和展示，可以大大縮短設(shè)計(jì)的時(shí)間，從而提高生產(chǎn)的效率，減少生成環(huán)節(jié)的成本投入，具有很大的優(yōu)勢(shì)，不僅可以設(shè)計(jì)出人工無(wú)法制作的款式，還可以給款式增加更多的新穎之處[3]，使工藝產(chǎn)品以多元化的樣式呈現(xiàn)在消費(fèi)市場(chǎng)中。

2.3 綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)

隨著環(huán)保理念的不斷深入，綠色可持續(xù)發(fā)展是皮革材料選取考慮的因素。皮革行業(yè)屬于高能耗、高排放、高污染行業(yè)，粗放式生產(chǎn)模式對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境的污染不可小覷。皮革加工時(shí)需要添加各種化學(xué)原料，由于原料并未充分吸收，便會(huì)造成嚴(yán)重的水污染[4]。而在3D 建模技術(shù)制作中，由于是計(jì)算機(jī)虛擬完成皮革工藝的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)無(wú)誤后再進(jìn)行生產(chǎn)，可以有效地避免皮革原材料的浪費(fèi)，減少試錯(cuò)樣品，避免更多的污染，讓皮革工藝美術(shù)品生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程更加綠色環(huán)保，從而促進(jìn)皮革經(jīng)濟(jì)效益的提高。

2.4 展示效果模擬仿真度高

3D 建模技術(shù)在皮革工藝美術(shù)品設(shè)計(jì)中，最大的優(yōu)勢(shì)就是可以更好地將皮革產(chǎn)品的成品效果進(jìn)行模擬仿真，以此決定皮革產(chǎn)品最終是否要進(jìn)行批量生產(chǎn)、面向市場(chǎng)銷(xiāo)售的目的。利用虛擬仿真技術(shù)可以全方位展示皮革工藝美術(shù)品的造型、皮革面料、裝飾手法等內(nèi)容。

3 3D建模技術(shù)原理在皮革工藝美術(shù)品中應(yīng)用的研究

3.1 設(shè)計(jì)造型表現(xiàn)

皮革工藝美術(shù)品的設(shè)計(jì)造型在3D 建模制作中不受約束，可以根據(jù)皮革工藝品草圖進(jìn)行全方位設(shè)計(jì)。建造的模型方式可以通過(guò)畫(huà)線建模、多邊形建模、曲面建模、參數(shù)化建模等方式進(jìn)行。從理論上來(lái)說(shuō)，無(wú)論多么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，通過(guò)3D 技術(shù)都可被制造出來(lái)，且其精度水平也完全符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)人員可借助對(duì)產(chǎn)品形態(tài)與功能的發(fā)展創(chuàng)新，來(lái)賦予產(chǎn)品造型更加特殊的意蘊(yùn)內(nèi)涵[5,6]。

以往的皮革工藝品設(shè)計(jì)圖往往是產(chǎn)品三視圖（正、側(cè)、頂），現(xiàn)在通過(guò)3D 建模技術(shù)可以360 度進(jìn)行造型樣式的修改與設(shè)計(jì)，不斷進(jìn)行調(diào)整與補(bǔ)充，以此達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果，如圖1 所示，3D 建模技術(shù)完成的藝術(shù)皮包效果逼真，可以通過(guò)多視角去展示與觀察。

圖1 3D 建模藝術(shù)皮包

3.2 材質(zhì)貼圖表現(xiàn)

在皮革工藝美術(shù)品的3D 制作中，材質(zhì)賦予與貼圖紋理表現(xiàn)是制作的重點(diǎn)。皮革貼圖取自各類(lèi)的皮革材料素材，款式成千種，均可調(diào)整。如圖2 所示的3D 皮革貼圖素材，皮料紋理高清真實(shí)。材質(zhì)的類(lèi)型可以根據(jù)皮革材料進(jìn)行調(diào)節(jié)，貼圖可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)展現(xiàn)皮料的凹凸感。凹凸貼圖是一種視覺(jué)上的凹凸效果，模型的真實(shí)網(wǎng)格并沒(méi)有發(fā)生相應(yīng)的形變，在光的照射下產(chǎn)生相應(yīng)的高光和陰影，在沒(méi)有改變模型多邊形數(shù)量的前提下，獲得更高[將此處的“高”改為了“高清”]清的多邊形細(xì)節(jié)，以此模擬出逼真的皮革紋理效果。

圖2 3D 皮革貼圖素材

通過(guò)設(shè)置材質(zhì)參數(shù)，導(dǎo)入皮革材料貼圖，可以更清晰、更完整地表現(xiàn)皮革工藝美術(shù)品的最終展示效果。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的皮革工藝美術(shù)品設(shè)計(jì)制作已經(jīng)不能滿足目前的市場(chǎng)需求，皮革工藝的設(shè)計(jì)制作環(huán)節(jié)需要傳承、發(fā)展與創(chuàng)新。將3D 建模技術(shù)原理結(jié)合皮革工藝美術(shù)品設(shè)計(jì)，可以最大程度地對(duì)皮革工藝設(shè)計(jì)的原始流程進(jìn)行優(yōu)化，既節(jié)省了材料成本，還提高了設(shè)計(jì)效率，對(duì)皮革工藝美術(shù)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量全面提升，能夠起到積極的促進(jìn)作用。