數(shù)字雕塑研究

張育霖　詹楚寧

一、概述

澄江化石地是中國(guó)唯一的，也是亞洲第一個(gè)化石類(lèi)世界自然遺產(chǎn)，被譽(yù)為“現(xiàn)代生物演化樹(shù)之根”。借助數(shù)字雕塑來(lái)對(duì)澄江古生物化石進(jìn)行數(shù)字化藝術(shù)創(chuàng)作，可以通過(guò)提取古生物的獨(dú)特造型、動(dòng)態(tài)、生存環(huán)境等來(lái)分析、創(chuàng)作，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)古生物的豐富文化價(jià)值，用數(shù)字手段為古生物化石賦予“二次生命”，并起到弘揚(yáng)世界自然遺產(chǎn)——澄江化石地古生物文化的作用。

（一）澄江古生物化石群概況

澄江市位于昆明市東南，屬于云南省玉溪市。1984年7月，南京古生物研究所研究生侯先光在導(dǎo)師張文堂的指導(dǎo)下，在縣城東部11千米的帽天山發(fā)掘出了古生物化石群。1987年4月，中國(guó)科學(xué)院南京古生物研究所副所長(zhǎng)陶南 生在南京舉行新聞發(fā)布會(huì)，正式宣布澄江化石地是中國(guó)的第43個(gè)世界自然遺產(chǎn)，同時(shí)也是目前中國(guó)唯一一個(gè)被列入《世界遺產(chǎn)名錄》的化石類(lèi)自然遺產(chǎn)，是目前全球發(fā)現(xiàn)的最集中、保留最完整、種類(lèi)最豐富的早期寒武紀(jì)化石遺跡。

（二）數(shù)字化雕塑技術(shù)概況

在數(shù)字化時(shí)代，各種藝術(shù)形式和制作流程都和科技緊密聯(lián)系，雕塑藝術(shù)也隨著技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展，人們將創(chuàng)新的科技手段和工具應(yīng)用到雕塑創(chuàng)作中，每一次科技浪潮都讓雕塑綻放出新的光彩，而這種新技術(shù)也造就了藝術(shù)的新發(fā)展。數(shù)字雕塑技術(shù)便是一個(gè)新興發(fā)展的藝術(shù)創(chuàng)作形式，它依托于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，是科技理性思維與藝術(shù)感性思維結(jié)合的產(chǎn)物，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)美術(shù)的分支。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將數(shù)字造型技術(shù)與傳統(tǒng)雕塑藝術(shù)相結(jié)合來(lái)創(chuàng)作雕塑作品，再加上3D打印技術(shù)的成熟發(fā)展，使數(shù)字造型從虛擬走向現(xiàn)實(shí)，它沖破了傳統(tǒng)雕塑成型的方式，打破了雕塑藝術(shù)的現(xiàn)實(shí)限制。

數(shù)字雕塑的生命力在于通過(guò)計(jì)算機(jī)創(chuàng)建新 的雕塑形式，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展也為藝術(shù)創(chuàng)作激起新的浪花。除了傳統(tǒng)的雕塑形式，藝術(shù)家們還可以通過(guò)數(shù)字技術(shù)來(lái)創(chuàng)造出動(dòng)態(tài)雕塑、虛擬雕塑等新的藝術(shù)表現(xiàn)形式。這些新形式的雕塑作品可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)等手段呈現(xiàn)，使觀眾能夠更加直觀地感受到作品的藝術(shù)魅力。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用為雕塑藝術(shù)注入了新的活力，使得藝術(shù)創(chuàng)作變得更加豐富和多樣化。數(shù)字雕塑技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，不僅應(yīng)用在雕塑藝術(shù)領(lǐng)域，還在建筑、游戲、影視等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。近些年，數(shù)字雕塑技術(shù)在數(shù)據(jù)平臺(tái)、3D技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的共同推動(dòng)下取得了迅猛的發(fā)展。

二、數(shù)字化雕塑的特征體現(xiàn)

（一）便捷性、準(zhǔn)確性

數(shù)字創(chuàng)作工具不同于傳統(tǒng)泥塑定好大形后修改需要費(fèi)很大的精力，利用數(shù)字軟件（如3Dmax、ZBrush、rhion、Blender等）在虛擬空間里建模和造型，利用計(jì)算機(jī)程序和命令，能夠創(chuàng)造出多種不同的形式，并且可以隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和修改，在這個(gè)虛擬的領(lǐng)域中，沒(méi)有任何實(shí)際的限制和空間的束縛，藝術(shù)家可以盡情地展現(xiàn)自己的想法，自由地進(jìn)行創(chuàng)作。

計(jì)算機(jī)具有多種通用功能，其中包括復(fù)制、粘貼、鏡像、后退和保存等，使用者可以輕松? 地復(fù)制和粘貼文本、圖像或其他數(shù)據(jù)，以便在 不同的位置使用，方便修改，節(jié)省時(shí)間成本。例如，在軟件中完成雕塑作品時(shí)，可以利用現(xiàn) 成的模型作為自己的大形，或者利用現(xiàn)成的筆刷來(lái)豐富自己的創(chuàng)意，這與傳統(tǒng)的雕塑相比很? 大程度上縮短了塑造大形的時(shí)間，藝術(shù)家的工作效率得到了極大的提升，創(chuàng)造力得到極大的發(fā)揮。同時(shí)，在數(shù)字空間中只要擁有足夠強(qiáng)大 的電腦硬件設(shè)施，在泥塑上無(wú)法雕琢的細(xì)節(jié)便? 可以在軟件中不斷地放大細(xì)化，在軟件中做到精微的塑造發(fā)揮。

（二）虛擬和現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)換

數(shù)字雕塑顯著的特性就是“數(shù)據(jù)化”，一個(gè)雕塑不再是一個(gè)可觸碰的物體，而是一種可 存儲(chǔ)起來(lái)的數(shù)據(jù)。數(shù)字雕塑是虛擬的，虛擬與 數(shù)據(jù)的組合成就了它的可復(fù)制性，可以在其中的任何一個(gè)形體相互穿插、疊加。因數(shù)據(jù)的關(guān)系，

藝術(shù)家可以隨意控制形體的形狀大小，并且3D掃描的逆向建模技術(shù)也讓實(shí)體雕塑可以轉(zhuǎn)化為虛擬數(shù)據(jù)存在，雕塑從一種實(shí)體變成了一種數(shù)據(jù)化的狀態(tài)，這使得雕塑與計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生了聯(lián)系。

三維數(shù)字軟件是利用計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界，通過(guò)模擬視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)感受，讓使用者產(chǎn)生 身臨其境的感覺(jué)。此外，計(jì)算機(jī)還能夠在設(shè)計(jì) 公共藝術(shù)作品和大型城市雕塑等項(xiàng)目的初期提 供指導(dǎo)，并模擬現(xiàn)實(shí)的客觀條件，通過(guò)打印軟件，可以將文件轉(zhuǎn)換為STL等3D打印設(shè)備支持的文件格式，并將其傳輸?shù)酱蛴≡O(shè)備上，從而實(shí) 現(xiàn)將作品逐漸轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型的過(guò)程。

（三）技術(shù)的突破

數(shù)字雕塑也突破了傳統(tǒng)雕塑依賴(lài)泥、石頭、木頭等材料的限制，在虛擬的環(huán)境中利用數(shù)字技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)生活中的泥、金屬、玻璃、石頭、生物質(zhì)感等，用數(shù)字技術(shù)來(lái)雕刻就不會(huì)像傳統(tǒng)的泥塑那樣有著時(shí)間、空間上的限制，出現(xiàn)因保存不當(dāng)干裂、巨大的雕塑難以移動(dòng)的情況。在進(jìn)行澄江古生物化石的創(chuàng)作時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多細(xì) 長(zhǎng)彎曲的形態(tài)與成片點(diǎn)狀、片狀的細(xì)節(jié)，這些怪異的形態(tài)利用數(shù)字技術(shù)可以更快、更方便地制作出實(shí)體。

三、數(shù)字化藝術(shù)創(chuàng)作過(guò)程簡(jiǎn)述

（一）以林喬利蟲(chóng)數(shù)字化雕塑制作流程為例

林喬利蟲(chóng)是一種奇特的海洋節(jié)肢動(dòng)物，主要生存于約5.2億年前的寒武紀(jì)前期，又稱(chēng)“始蟲(chóng)”。林喬利蟲(chóng)長(zhǎng)度只有4厘米左右，總體呈現(xiàn)圓錐形，長(zhǎng)有多條細(xì)長(zhǎng)的觸手，觸手可以在淺海中用來(lái)攻擊獵物并進(jìn)行捕食。

在制作的最初要對(duì)用到的軟件ZBrush、KeyShout有一定的了解，同時(shí)也要對(duì)所制作的物體有一定的認(rèn)知。林喬利蟲(chóng)由頭甲、體節(jié)、尾組成，頭長(zhǎng)，頭前端呈刺狀，11個(gè)體節(jié)每節(jié)大致相等， 尾部呈現(xiàn)扁刺狀， 尾尖為尖銳三角，邊緣長(zhǎng)有細(xì)小長(zhǎng)刺狀結(jié)構(gòu)。

第一步要制作出林橋利蟲(chóng)的大形，利用一個(gè)球制作頭甲，插入多個(gè)Z球，制作出它的腿肢、尾，用圓柱體來(lái)制作前端的觸須。在制作過(guò)程中，用遮罩、曲線(xiàn)彎折、移動(dòng)軸、移動(dòng)筆刷等工具做出觸須的形態(tài)。第二步利用ZBrush 中的Clay、ClayBuildup、DamStandard、ContrastTarget、Move等筆刷來(lái)進(jìn)一步對(duì)大形進(jìn)行雕刻，在制作觸須時(shí)因其形態(tài)細(xì)長(zhǎng)需要邊布線(xiàn)邊制作其形態(tài)。在這一步時(shí)，要對(duì)模型的布線(xiàn)進(jìn)行處理，將模型中雜亂的布線(xiàn)變得整齊，更加貼合模型表面的形狀，并使模型沒(méi)有未封閉的孔洞， 這里要用ZRemesher、Dynamesh工具來(lái)進(jìn)行合理布線(xiàn)， 讓點(diǎn)、線(xiàn)更貼合模型表面，并在幾何體編輯下用修改拓?fù)渲械姆忾]孔洞來(lái)為模型修補(bǔ)。第三步是制作細(xì)節(jié)，模型中凸起的斑點(diǎn)部分，是利用Alpha進(jìn)行貼圖制作，林喬利蟲(chóng)觸須上的多處插入了小零件，頭甲處的細(xì)節(jié)利用表面中的噪波進(jìn)行制作，上面不規(guī)則的起伏使用燈箱—噪波中的Noise10制作。

在制作完成后，模型的面數(shù)會(huì)非常大，這會(huì)對(duì)3D打印不利，此處需使用Z插件中的抽?。p面）大師來(lái)減少模型面數(shù)，再用3D打印工具導(dǎo)出STL文件。如此，ZBrush中所需要 制作的部分就做好了。

第四步是將ZBrush文件導(dǎo)入渲染軟件 KeyShout中。在ZBrush點(diǎn)擊渲染—KeyShot便 可直接導(dǎo)入KeyShout中。第五步是為模型添加所需材質(zhì)。軟件KeyShout 自帶材質(zhì)包，直接使 用它的材質(zhì)包選中所需材質(zhì)球?qū)⑵渫系侥Ｐ偷?位置，點(diǎn)擊已附著于模型表面的材質(zhì)球，便可 更改材質(zhì)的參數(shù)將材質(zhì)數(shù)據(jù)調(diào)整到所需的程度。第六步是調(diào)整背景環(huán)境。點(diǎn)擊環(huán)境—地面，打 開(kāi)地面陰影、地面反射、整平地面，導(dǎo)入所需背景圖，將模型置于一種特定的環(huán)境中，也可以將背景設(shè)為單色。第七步是調(diào)整燈光。點(diǎn)擊環(huán)境—Studio，在這里選擇所需要的燈光設(shè)置，將燈光拖入背景中并在環(huán)境中調(diào)整燈光的位置、大小朝向。第八步是渲染出圖。在所有的渲染調(diào)整好后，點(diǎn)擊相機(jī)—新增相機(jī)—渲染，調(diào)整要渲染圖像的分辨率、調(diào)整采樣值，點(diǎn)擊 Monitor—添加相機(jī)—選中需渲染的圖片—點(diǎn)擊處理Monitor，開(kāi)始渲染至完成。

（二）刺裂眼蟲(chóng)數(shù)字雕塑藝術(shù)創(chuàng)作

本創(chuàng)作選取的是澄江化石博物館中展出的刺裂眼蟲(chóng)化石。刺裂眼蟲(chóng)是三葉蟲(chóng)下的一個(gè)種 屬，主要特征表現(xiàn)在它的背殼構(gòu)造，其頭部中央有一個(gè)突起的“頭鞍”，可能是安置腦的處所，頭鞍上有瘤斑附著于表面，頭鞍左右有著對(duì)稱(chēng) 的眼睛，眼睛一圈有著一條較為深的溝，此溝 名為“面線(xiàn)”，口兩側(cè)有許多細(xì)小而分節(jié)的附肢，其背部長(zhǎng)有許多尖刺，部分尖刺分布于眼部，其背部、胸部附著很多節(jié)，一節(jié)覆蓋著另一節(jié) 以此類(lèi)推連接起來(lái)進(jìn)行活動(dòng)，尾部的邊緣附著 許多尖刺。

作品潤(rùn)系列之《擁》，找到寒武紀(jì)時(shí)期具有代表性的、有特點(diǎn)的適合轉(zhuǎn)化為數(shù)字雕塑創(chuàng)作的古生物作為原型來(lái)進(jìn)行創(chuàng)作，以刺裂眼蟲(chóng)為主體提取其關(guān)鍵形象，并將其各個(gè)部分轉(zhuǎn)化為3D模型，根據(jù)化石原本的形態(tài)、動(dòng)作將其改動(dòng)，依然保留了化石本來(lái)聚集蜷縮的形態(tài)與其頭部的形象、附著在其頭甲表面與背部呈現(xiàn)斑點(diǎn)狀的尖刺、背部的部分結(jié)構(gòu)、尾部結(jié)構(gòu)，根據(jù)造型為其增加了一段脊骨，脊骨連接著頭、尾，由此暗示古生物與我們的聯(lián)系、演化，將兩只刺裂眼蟲(chóng)緊緊擁抱在一起，呈現(xiàn)一種生命之初近似圓潤(rùn)的狀態(tài)。

（三）《激流》抗浪魚(yú)數(shù)字雕塑藝術(shù)創(chuàng)作

云南省玉溪市的撫仙湖是一個(gè)獨(dú)特的地方，這里有一種特殊的魚(yú)類(lèi)在此繁衍多年，名為抗浪魚(yú)?？估唆~(yú)的魚(yú)汛期在每年的立春至立秋，因?yàn)榇唆~(yú)的魚(yú)卵具有黏性，需要黏附在沙石或巖礁上。撫仙湖湖深， 只有湖岸具備這種條件，所以每當(dāng)春回大地雨水落地后，它們便從深水中游到岸邊淺灘，成群結(jié)隊(duì)地在石巖、礁頭上產(chǎn)卵。

以抗浪魚(yú)的生存環(huán)境為線(xiàn)索尋找參考素材，提煉關(guān)鍵元素并具體將各個(gè)部分轉(zhuǎn)化成3D模型（比如魚(yú)的身體構(gòu)造、頭骨、鰓蓋以及魚(yú)的鱗片轉(zhuǎn)化為硬質(zhì)金屬，魚(yú)內(nèi)臟轉(zhuǎn)化為不斷運(yùn)行的機(jī)械馬達(dá)，水草部分的枝干轉(zhuǎn)化為機(jī)械關(guān)節(jié)，葉子部分則變?yōu)檐涃|(zhì)材料）。而抗浪魚(yú)為了生存，生生不息的精神可以聯(lián)想到當(dāng)?shù)厝藗優(yōu)榱嗣篮蒙畈粩鄪^斗的模樣（在不停歇的工業(yè)進(jìn)程中勞動(dòng)人民遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)，不斷在城市里奮斗的頑強(qiáng)不息的精神）。所以作品使用了工業(yè)機(jī)械結(jié)合的表現(xiàn)形式，并且嘗試讓繁雜的背景襯托主體，將造型添加少量的飄逸水草。為了群魚(yú)的生動(dòng)效果，精細(xì)完成單個(gè)魚(yú)后復(fù)制移動(dòng)，參考現(xiàn)實(shí)中魚(yú)在水中的曼妙游姿調(diào)整每一條魚(yú)的動(dòng)態(tài)。完成魚(yú)和水草部分的主要造型后制作符合情景的底座。模型導(dǎo)入渲染軟件，后期加工選擇符合主題的材質(zhì)效果，調(diào)整場(chǎng)景光線(xiàn)照射角度。各個(gè)部分調(diào)整好后， 渲染完成效果圖。

四、結(jié)語(yǔ)

研究以澄江古生物化石為原型創(chuàng)作的數(shù)字雕塑是很有意義的，澄江古生物化石群本身就是迄今為止地球上發(fā)現(xiàn)的分布最集中、保存最精美的動(dòng)物化石庫(kù)，被譽(yù)為“20世紀(jì)最驚人的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一”。同時(shí)這也是數(shù)字雕塑很好的創(chuàng)作題材，創(chuàng)作者需要兼?zhèn)涔派锘A(chǔ)知識(shí)、對(duì)雕塑有著深刻的理解與感悟、在數(shù)字雕塑藝術(shù)的審美上有著獨(dú)特見(jiàn)地。多種知識(shí)體系的掌握表達(dá)，在此有很大的發(fā)揮空間。古生物的數(shù)字雕塑創(chuàng)作這個(gè)獨(dú)特的領(lǐng)域，涉及珍貴的古生物的再現(xiàn)。對(duì)于古生物的再現(xiàn)我們可以通過(guò)3D掃描、3D軟件制作、3D打印等一些3D技術(shù)復(fù)原，使古生物可以在虛擬的世界中活靈活現(xiàn)。這可以讓人們?cè)诹私夤派镏R(shí)的同時(shí)了解數(shù)字雕塑，增加古生物知識(shí)的同時(shí)讓人意識(shí)到數(shù)字雕塑在古生物呈現(xiàn)上起到的作用。在以古生物為素材的進(jìn)一步創(chuàng)作中，利用數(shù)字的形式加以設(shè)計(jì)也重新賦予了其新的形象，這種新形象使古生物再一次獲得了新的生命力，這個(gè)領(lǐng)域同時(shí)具有藝術(shù)、文化和經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的潛力，對(duì)此加以開(kāi)發(fā)可以融入藝術(shù)展覽、博物館的文創(chuàng)、博物館呈現(xiàn)古生物的方式，同時(shí)還可以用數(shù)字雕塑的形式增加人們對(duì)古生物的興趣，利用數(shù)字雕塑實(shí)現(xiàn)古生物的“再現(xiàn)”，更有利于傳承、發(fā)揚(yáng)澄江古生物文化和提升古生物傳播的綜合影響力。

基金項(xiàng)目：2022 年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目“澄江古生物化石雕塑藝術(shù)創(chuàng)作實(shí)踐與研究”研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：202210690002。

[作者簡(jiǎn)介]張育霖，女，漢族，遼寧大連人，云南藝術(shù)學(xué)院本科在讀，研究方向?yàn)榈袼?。?訊作者：詹楚寧，女，漢族，福建福州人，云南藝術(shù)學(xué)院學(xué)院本科在讀，研究方向?yàn)榈袼堋?/p>