計算機技術在雕塑藝術中的應用—計算機技術在雕塑藝術中的應用—由三維建模技術談起摘要ABSTRACT第1章緒論選題緣由研究現狀研究意義第2章三維建模技術的現狀及應用2.1三維建模技術的發展現狀.2什么是三維建模技術？三維建模技術的具體技巧2.2三維建模技術的客觀應用.2三維建模技術的應用領域三維建模技術的具體作用第3章三維建模技術和雕塑藝術的相互作用3.1雕塑語言對三維建模技術的啟發.2雕塑藝術形式感方面的啟發雕塑藝術技巧方面的啟發3.2三維建模技術對雕塑的作用.23.2.3AUTOCAD在雕塑設計中的應用3DSMAX在雕塑設計中的應用ZBRUSH在雕塑設計中的應用結語參考文獻感摘要造型藝術雕塑是傳統藝術的一種，它有著悠久的歷史，雕塑不僅僅是一門藝術也是一種文化。而中國在整個雕塑藝術上也有著悠久和輝煌的歷史。前人積累了豐富的相關經驗及雕塑技法。同時，某些三維建模軟件的工作方式與傳統雕塑類似，因此可以吸取傳統雕塑的經驗運用到雕塑藝術創作中去，三維建模軟件大大自由簡化了塑造的過程。再加上3D打印技術的出現，提高了制作的效率，在更短的時間創作出更好的作品。本文主要淺談三維建模技術在雕塑藝術中的應用和相互影響。本文分為四章：第一章是緒論，主要說明論題的緣由，研究現狀和意義：第二章主要講三維建模技術的現狀和應用：第三章主要講三維建模技術和雕塑藝術的相互作用：第四章主要講三維建模技術和雕塑藝術的一些矛盾關系，最后結語是筆者對三維建模技術和雕塑藝術之間的共存關系的一些感悟和見解。關鍵詞：三維建模技術；雕塑藝術；相互作用；相互影響第一章第1章緒論選題緣由在數字技術與藝術的高度發展的時代背景下，利用計算機和軟件模塊的操作來模仿傳統的造型與表現手法來進行虛擬雕塑的軟件應運而生。各種功能性強大的三維軟件能夠模擬出真實的物體，這與我們傳統的雕塑藝術有著異曲同工之妙。因此三維建模技術的應用領域越來廣，也給雕塑藝術帶來了一定的沖擊和影響。筆者作為一名雕塑系大四學生，除卻平時在校學習了一些雕塑技法和理論知識，空余時間也專研了不少三維建模軟件，了解了三維模型有無到有的具體過程，和雕塑都有著創造和改變的作用，深知這兩者之間有很多相互的作用和影響，因此經過慎重思考并認真分析后，決定針對三維建模技術在雕塑中的應用展開理論性的研究。研究現狀伴隨著現代計算機技術的飛速發展，計算機圖像學（CG）方面的技術已經相對成熟。各行各業都離不開它們的影子。在雕塑的領域也發揮著不小的作用，尤其是在雕塑設計中會有用到的圖形設計軟件，一些三維雕刻軟件都給雕塑帶來了巨大的作用。在研究方面相繼也有不少學者寫下了三維建模技術相關的論文，不過這些往往都是動畫專業或者設計類專業的論文，但我唯獨沒有發現從雕塑的角度談三維建模的理論研究，所以我深表遺憾。研究意義對于三維建模技術在雕塑應用中的作用越來越大，研究和想去探究的人肯定會越來越來多，但是在我找遍了很多資料，關于雕塑與三維建模的理論研究是少之又少，所以在深思熟慮之后，結合我自身作為一名大四雕塑系的學生以及擅長三維建模，所以有必要對寫下這篇理論研究，希望能夠給很多人帶來收益。第2章三維建模技術的現狀及應用2.1三維建模技術的發展現狀在20世紀50年代和60年代，計算機圖形技術的產生也是早期現狀，這種技術是很有限的，當時很少有人能夠知道計算機能夠形成圖形。更不能做出什么視覺效果。在70年代和80年代，計算機技術變得更加成熟，也更有實際作用，70代就出現了現在還在用的一些技術，就比如透視技術，到了80年代，計算機圖形技術逐漸成為被證實的藝術和商業潛力領域，再然后，計算機圖形技術逐漸成熟。如今，設計師們可以使用電腦創造模擬的世界和模擬的模型，并在計算機對模型進行各種測試和修改。如美國Autodesk公司推出的三維動畫軟件3DSMAX,就是一套轉為個人計算機開發的多功能三維實體造型系統，利用其豐富的材質編輯器和豐富多彩的著色功能、投影設置，可產生逼真、生動的三維實體造型，并能實現動畫效果，變現物體的模擬運動，替換真實模型的制作，從而節約了成本，縮減了設計周期。這種方法和手段使得三維模型更加經濟，更快捷地出現，使用這種新技術建立的模型，不僅制作快、成本低、易存儲，而且制成后易修改。2.1.1什么是三維建模技術？三維建模技術就是一門通過軟件來實現模型的技術手段。這種模型也稱作三維模型，它們是虛擬的物體。一般通常用三維軟件配合技術人員在虛擬空間創建出想要的模型。常用的三維軟件有（Maya3dsMaxcad等）看圖：2-1、2-2。

圖2-1通過MAYA渲染后的模型圖2-2渲染后的場景模型（注：圖片來源于個人作品）那么它們又是怎么產生的呢？主要是人們通過學習軟件，了解這些軟件各個命令的作用，利用一些基本的幾何元素，如立方體、球體等，通過一些幾何操作，如平移、旋轉、縮放、拉伸以及擠壓、布爾等命令通過一些參數利用軟件強大的運算來構建了復雜的模型或者幾何場景。2.1.2三維建模技術的具體技巧基于幾何模型的建模技術是由專業人員用過使用專業軟件（AutoCAD、3DSmax、Maya）等工具，運用計算機圖形學與美術方面的知識，搭建出物體的三維模型。這些軟件又以3DSmax和Maya為著稱，前者多應用于建筑領域，后者主要是游戲、動畫、影視行業。建模方法大相徑庭，優異各有千秋。Maya建模的具體技巧走進Maya這款三維軟件就是讓自己進入了造物者的角色。那么我們又是怎么在Maya里面實現三維物體從無到有的過程呢？下面將簡單講述三維建模的過程。我們都知道三維和二維的區別。二維是平面的，只有長和寬，只有一個平面。而三維在平面的基礎上多出了高這一項，它至少有六個面，構成了立體的物體，就好比紙和粉筆盒的區別。那么因此在Maya的工作界面中就有了一個x,y,z的三維坐標。配合polygons模塊自帶的基礎模型（圓球，方盒子，圓柱，面片等）利用一些命令來實現各種物體的產生。用Maya建的模型我們可以分為兩種模型，一種是機械類的模型，傾向于工業設計，這類模型一般利用基礎模型結合旋轉，位移，縮放的操作和擠壓，復制，吸附等命令在不斷改變形體的過程中實現；而另外一種模型就是軟體模型，像生物類模型啊，布料等一切非機械非工業性的物體，這些除了要用到上面同樣的命令和操作之外還要講究布線的合理以及調點，相對于機械模型這個對于使用者的審美有一定的要求。2.2三維建模技術的客觀應用三維建模技術在當今計算機技術飛速發展的新時代中，已經必然占有它一

席之地，只要有工業制作，工業生產的行業，都會用到它的地方，它的應用領域非常廣泛。隨著3D打印技術日漸的成熟，結合三維建模技術也必然是對傳統工

業和手工業巨大的影響。2.2.1三維建模技術的應用領域現在，三維建模技術的應用領域有很多，常見比如醫療行業的醫用模型。各種器官的精確模型便于醫生更好的觀察和研究；電影行業能用它創造出概念的角色，現實生活中沒有的生活，更加便于電影的拍攝和劇情的需要了，而且還提高了視覺效果；游戲行業的興起也給兒童和成人帶來了不少的樂趣，有些游戲也還發展成體育競技，便于孩子智力的開發和智力的成長。（如LOL，多塔等競技游戲）動畫行業的發展，有傳統的二維動畫逐漸朝最新的三維動畫發展，視覺效果更為逼真。在科學領域將它們作為化合物的精確模型。建筑業更可以做出概念建筑的展示模型或者建筑效果圖，在最近幾十年，地球科學領域也開始構建了三維地質模型。如圖2-3、2-4。阿凡連1Ej-I?ICI?"?<*：in*■*阿凡連1Ej-I?ICI?"?<*：in*■*?|*??|1上?圖2-4魔獸世界（游戲領域）圖2-3阿凡達（影視領域）2.2.2三維建模技術的具體作用―：三維效果圖（用于雕塑創作，建筑行業）當今建筑行業，首先在確定工程動工之前，都必須要有工程完成后的三維效果圖,由設計師或者模型師利用三維建模軟件來模擬虛擬的建筑物體，貼上不同的材質，模擬真實的燈光，經過渲染后，得出效果圖，這些圖片不僅更加直觀地讓客戶感受到完工后的整體效果。而且增加了可信度，更利于雙方的合作進程，還能方便根據實際需求便于更改，也比傳統的塑料模型節約了更多的成本。二：三維動畫由以往放映式的2維動畫轉換成現在好萊塢代表的三維動畫，視覺效果更加逼真，由其精確、真實和無限的可操作性，目前被廣泛應用于醫學、教育、軍事、娛樂等諸多領域。在影視廣告制作方面，受到眾多客戶及觀眾的歡迎。在影視行業能替代現實世界不可能出現的角色，動畫，以及道具等。比如美國著名科幻電影《侏羅紀公園》三部曲，電影里面的各種恐龍早在6000萬年前白堊紀就已滅絕，但三維技術能讓它們從熒屏中“復活”。三維建模還有很多作用，比如配合3D打印技術，現實一些發達國家已經結合三維建模和3D打印直接生產武器，裝備等，大大節約了勞動力和時間。在醫學領域利用三維建模建造虛擬的生物模型，便于更直觀的研究。第3章三維建模技術和雕塑藝術的相互作用縱觀三維建模技術的發展歷程，我們不難發現三維建模軟件受到了雕塑藝術的影響；無論是在技巧方面還是形式感方面；而雕塑藝術也因為三維建模技術的日益提升，由原來的設計靈感更好得可以模擬出雕塑創作的完成效果。更直接地將藝術家的靈感實現出來。兩者協同工作，受益匪淺3.1雕塑語言對三維建模技術的啟發3.1.1雕塑藝術形式感方面的啟發雕塑藝術家要制作一件雕塑的時候首先要細致的觀察。善于發現美是每個優秀藝術家所具備的，雕塑藝術家更加需要善于觀察，雕塑是造型藝術，顧名思義對“型”的要求更高。而在計算機通過一些三維雕刻軟件來工作同樣也需要對作品形體準確的把握。拿傳統泥塑頭像來說的話，當要開始制作一件作品時，需要先搭建一個木制架子。搭建架子的作用一是為了加強雕像的堅固程度，另一個是為了方便我們觀察。因為雕塑作品是三維立體，因此在三維空間不僅有著長寬的關系，還有縱深關系。所以搭建架子的正面和側面是兩個主要觀察點。從正面我們可以觀察上下左右的關系以及長寬比例。從側面我們可以觀察上下前后以及縱深的關系。這種觀察方法看似簡單，但是在三維雕刻軟件和三維建模軟件進行模型制作時，我們常犯一個錯誤，就是只關注作品正面的雕刻制作。而忽略了到側視圖去觀看模型的形狀。往往當你已經做了很多工作時到側面去看，才發現整體形狀已經在不斷地雕刻中失調了。這時再去修改就變得極為麻煩。因此吸取傳統雕塑的觀察經驗。一定要再制作過程中不斷的去從各個角度觀察我們的模型是否準確，一旦發現問題馬上修改，以免做無用功。雕塑藝術大師羅丹由曾經一件作品，名為《冥想》。羅丹只是雕刻除了婦女的頭部而沒有雕刻出頸部以下的軀體。頸部以下只是保留了一塊未經多少雕琢的粗糙石頭圖3.1羅丹作品《沉思》羅丹自己對此的解釋是為了集中的表現《冥想》這個主題，因此用粗糙加工的石頭來代替于主題不相關的東西，使看到作品的關注更容易的把注意力集中到女子冥想的狀態表情上去。這一點在我們制作三維作品時尤為重要，當一個剛接觸到雕刻建模的制作者往往會被其無限的細節開發空間所吸引，而忽略了作品本身的重點。有的放矢，突出主旨才是我們創作的最終目的。我國的古代雕塑線條簡單明快，耐人尋味，常常給人以國畫那種行云流水的感覺。夸和變形來強調作品的某些特點在中國古代的雕塑作品中經常使用。而夸和變形正是建模創作的一個重要手段。在悠久的雕塑歷史中，不乏一些精彩的夸作品。不被客觀事物所役，更為自由的進行藝術創造是我們在三維建模制作中可以借鑒的。3.1.2雕塑藝術技巧方面的啟發所謂雕刻技法，就是作者對雕刻對象和空間的處理手法。三維建模軟件中由一些三維雕刻軟件（比如Zbrush3DBrush）中最主要的技法就是雕，即傳統雕刻中的刀法。人們臨摹名畫時最難模仿的往往是原作的筆觸，雕刻也是一樣的,往往心領神會，并沒有一套定制好的式。而這種看似神來之筆的雕刻，都是建立在不斷的積累之上。我們可以用木雕制作來做例子對比我們的三維軟件雕刻：木雕制作最初的步驟是粗胚，粗胚即在三維軟件中制作基礎模型，要簡練概括。簡模要準備的表達物體的輪廓、動勢和比例。制作建模時可以學習米雕粗胚的制作方法，有表及里，層層推進，而不是一個部位一次到位，這樣更容易讓我們全面的把握模型。木雕的第二個階段就是修光，即類似我們在三維雕刻軟件中進行細節的雕刻。木雕的修光階段要求刀法果斷，動勢明顯，或圓或直，力求準確的表達作品的涵。在三維軟件中如果進行生物模型的雕刻，骨骼附近就要求轉折方，硬而緊實。而肉的部分要根據作品的特點來不同表現。按照年齡，來劃分，運動的關節處往往會有擠壓或者堆積或松弛的皮膚，而不動的部分往往比較緊實。對于剛接觸三維雕刻軟件的制作中可以借鑒泥塑的傳統經驗，制作時要寧方勿圓，要肯定不含糊，死板一些總比沒有雕刻出來要好。然后在經驗的不斷積累中體會“方中帶圓”的感覺。木雕的第三個階段就是打磨，一般是用細砂紙將作品打磨平整光滑。在三維雕刻軟件中類似我們真加細分級別，三維軟件的雕刻一定要注意在不同的細分級別下進行不同細節的雕刻。只有較高的細分級別才能圓滑的變現出一些細小的痕跡，最終的作品應該也要像木雕作品以下光滑細膩。木雕作品的最后一步就是上色。在三維雕刻軟件中就是貼圖的繪制。上色的過程也是遵循先整體再局部的方法。這個說一個著名的雕塑家羅丹的事跡，羅丹在創作作品《巴爾扎克》的朋友們見了都夸贊手部做到非常傳神，而羅丹聽了則馬上把作品的手部砍掉，因為需要的是整體而不是局部。這一事跡說明，整體對于用三維軟件雕刻作品也同樣重要。中國的雕塑語言簡練傳神，西方的雕塑語言精確嚴謹，這都是雕塑藝術留給我們的寶貴經驗。汲取雕塑藝術的經驗和技巧運用到我們的三維建模軟件和三維雕刻軟件制作中去可以讓我們少走彎路節約制作時間。3.2三維建模技術對雕塑的作用在雕塑設計中常用的圖形應用軟件，它們有各自的優勢，我們可以利用zbrush強大易用的雕塑功能幫我們制作出符合藝術家和設計師構思的雕塑作品；可以利用3DMAX龐大的渲染系統和多邊形建模系統來創建一個更接近現實的環境來展示我們的雕塑作品，還可以利用AUTOCAD（簡稱CAD）精準的制圖來側量、規劃和計算出雕塑的體積和預算。數字圖形軟件的發展，有助于藝術設計工作者創作出更多更好的雕塑藝術作品。3.2.1AUTOCAD在雕塑設計中的作用CAD就是計算機輔助設計，但凡做過建筑相關行業的設計師都知道它。它是計算機圖形軟件應用中的重要技術。它不僅可以繪制出精確的工程圖紙，也可以利用自身的三維功能來實現初級的三維空間建構。在雕塑設計中CAD的應用主要還是停留在平面圖紙上，雖然它具備初級的三維功能，但是CAD的三維功能只能設計比較簡單的雕塑，對于復雜的雕塑它就失去了作用，但是它具備了其他軟件沒有的精確繪制圖形的功能，在后期的預算、設計制作中發揮者評價和計算的作用。它的特點主要體現在以下幾個方面。（―）效率高、數據精準。在CAD制圖中，我們可以摒棄傳統的徒手繪制雕塑工程圖中的比例尺，可以完全按照雕塑原本的高度和寬度進行繪制，這樣我們在工作的過程中就可以省去大量的比例計算的時間，從而提高工作的效率。若由人工完成，則速度慢、效率低。二）便于存檔管理。我們利用三維設計軟件完成模型設計之后，它還只是停留在圖紙的階段，在施工和造價計算上，并不能作為一個標準存在。這時CAD就可以通過它的三維鎖定功能繪制出雕塑的平面圖、立體圖、剖面圖等各個視角的尺寸以及各個面的體積和尺寸，從而大大加快預算的速度，提高精確程度。(三)方便修改。一個雕塑設計方案出爐之后，需要經過不斷的修改和完善才能最終確定，這就涉及到了修改方案。我們可以針對不同的圖紙進行不同的命名和建檔，這樣不僅有利于隨時調取方案進行修改，而且大大增加了存檔的精確程度，手工制作圖的圖紙存檔復雜而且工作了非常大。3223DSMAX在雕塑設計中的作用3DSMAX主要應用于空間和雕塑設計中，比如美國NBA球隊洛杉磯湖人隊的籃球館就是可視化動態的設計、芝加哥公牛隊的球館等都是利用它強大的建模和渲染將設計概念從平面設計中實現到了真實的三維立體空間的具體設計上。很多設計師們因為它有了一個更為廣闊，優秀的平臺，它制作出的很多設計方案都給我們留下了很深的印象。在雕塑設計中它主要在雕塑場景可視化、雕塑材質渲染可視化、以及雕塑成型方面具備一定的優勢。3DMAX的建模方式主要有:(1)pologon建模。多邊形建模是通過點線面的結合、利用點構成線、有三角形面和四邊形面來構成體塊的建模方法，由此可以制作出各種形狀的三維物體。通過3DSMAX為我們提供的延展、切割、擠出、焊接、塌陷等工具我們就可以從局部到整體地制作出模型。通常在建筑和復雜場景中運用這種建模方式。(2)NURBS建模。它主要作用用于工業設計和高模的設計。由于曲線建模操作要求，精度要求高，很少有人利用它來做概念設計，都是利用它做工業設計的。(3)細分曲面技術。它主要是結合了多邊形建模和曲線建模的優點，也摒棄了兩者的缺點，是一個更加效率且效果更好的建模方式，可以滿足設計中的自由和靈活。3DSMAX擁有強大的材質和燈光系統，配合模擬物理光源的VRAY渲染器，可以最大程度地表現出雕塑本身的材質，例如鋼結構、石材、木材以及泥土等等。而且可以為雕塑設計營造一個更加趨于完美的現實場景，加上3DMAX開發的可寫插件平臺，我們可以將山川、河流、森林、大氣、火焰等一切自然界中的場景放入到設計場景中，為我們的雕塑設計天色繒彩。ZBRUSH在雕塑設計中的作用雖然3DSMAX有良好的插件開放性和成像成型技術，但是，如果要設計更為復雜，人性化的雕塑就顯得力不從心了，因此數字雕刻技術誕生了。這種新型的建模技術，容易操作，容易入門，更好觀察。這種應用技術的出現，給藝術家們提供了一個全新的數字三維成型的可能。目前數字雕刻的主流軟件就是ZBrush.ZBrush三維雕刻軟件，在環境和公共藝術領域得到了十分廣泛的應用。這項技術不僅突破了傳統三維建模的點線面而建模的局限，簡單易用而且可以實現預覽設計作品，大大提高了設計的互動性，更加提高了設計師的工作效率，在雕塑和浮雕設計中形成了一套新的實時互動的技術解決方案。（下圖均為ZB制作的雕塑模型）

（注：圖片來源于百度）在ZB沒有誕生之前，數字雕塑分為概念設計和數字實現兩大部分，概念設計就是由藝術家繪制出草圖和圖紙，然后交給技術人員開始實現數字實現的過程，數字實現也包括了三維建模，材質設定，后期合成以及數控設備的操作等工程。然而大部分藝術家和設計師們都覺得數字技術太復雜，因而望而卻步，導致了這兩大部分不能更好的銜接，往往很多技術人員不能達到藝術家的概念要求。因為藝術家只用負責草圖等一兩項前期工作，而后續流程由于操作太過于復雜和漫長，所以設計師無法直接介入，只能由專門的技術人員來實現這個過程。這兩部分的分離就會導致成品的視覺效果偏離了原先設計的風格。然后今年來出來的一些三維雕刻造型軟件就在一定程度上解決了藝術家們介入視覺效果的制作流程的困難之處。ZBrush數字雕塑相較于傳統雕塑技法而言其優勢主要有：（一）在雕塑設計的過程中，可以隨時存檔，容易調整；不受溫度、材質等條件的制約；也可以在設計的過程中存儲多個原始方案來修改。（二）易上手，只需要一個帶有壓感的數位板，和一臺配置相對不錯的PC就可以開始工作，ZBrush提供了上百種數字雕刻模式，還給我們提供了幾十種雕塑材質。ZBrush還有遮罩、鏡像、平鋪等功能，方便各種類型的雕刻。（三）在傳統雕塑中，我們要找到一個完美的角度是不容易的，但是數字雕刻技術可以讓我們對雕塑進行360度的水平翻轉移動，并且可以在不同的角度設置燈光和照明。這就方便了我們在不同角度觀察和創作。結語通過研究我們發現，計算機技術在雕塑中的作用十分顯著。尤其是在三維建模技術這塊發揮著巨大的作用。在現在科技領域飛速發展的時期，我們在學習雕塑藝術的時候，也應該了解計算機圖形圖像，尤其是三維技術。將它們與傳統雕塑藝術