基于C4D+VRP的新疆首飾建模方法

印 琦，常鴻飛

(1 延安大學西安創新學院，陜西 西安 710100；2 西京學院，陜西 西安 710123)

新疆的民間傳統文化尤其是手工制作的傳統首飾具有理論意義上的不可復制性。每一件首飾的設計制作和加工流程都呈現并印證了技藝傳承人的不經意間的靈感迸發。嚴格意義上講，每件首飾都是孤品。其傳承方式為師徒間的言傳身教。而在如今信息時代背景下，有意傳承該技藝的年輕一輩屈指可數。回望歷史長河，多少精工美物的制作工藝已失傳。如今科技雖然發展到一定高度，但是手工造物技巧已不及古時。本文通過以下方法對新疆傳統首飾的器型和制作工藝進行數字記錄并展示，為民間優秀傳統文化的數字化傳承進行探究。

1 原始數據采集與分析

1.1 首飾基本形態的原始數據采集

每件首飾在制作三維模型之初都應該對其做全面的數據分析。用游標卡尺和鋼尺對其進行較為詳細的基本數據信息測量，對其進行正交視圖的數碼照片的拍攝。對不同材質的部件應分別作出相應的測量，保證每一個部件的數據準確。在同種材質首飾或類似材質首飾的數據采集中，盡量使用相同的方法和精細度去規范采集標準。針對有模范的首飾，應詳細記錄模范的尺寸。可利用工業級三維掃描儀對基本形態相對較復雜的首飾進行三維掃描[2]。但是通過工業級三維掃描儀掃描出來的首飾模型格式需要進行統一，OBJ格式文件不可以直接使用，會有很多的平面出現破裂現象。應導入到3DMAX建模軟件中進行“封口”操作，或者導入到C4D軟件對平面進行“熨燙”處理。兩種方法的最終目的都是為了解決掃描儀的“精度不足”缺陷或者“陰角鏤空無法精準掃描并進行參數記錄”等缺陷。將缺陷平面處理完成后即可納入數據庫備用。

1.2 首飾材質與色彩的原始數據采集

原始數據采集的過程中不僅要對首飾的外觀形體作出精準測量，同時對于首飾的顏色和材質也應該有詳盡的數據記錄。首飾材質的不同導致其呈現出的顏色也是各不相同，因此在首飾的材質與色彩數據采集過程中應使用文字清楚的標明材質的種類和顏色的傾向，并利用AI設計輔助軟件將首飾色彩和材質予以數字化視覺記錄。在相同材質的數字紀錄時應該記錄清楚表面的光滑程度，最終形成數字化的材質和顏色標注。例如：黃金(999足金)光滑表面/磨砂表面(砂面顆粒噪波閾值)其真實顏色為R：255、G：132、B：0。數字化的顏色記錄往往不足以表達出豐富多彩的自然材質。例如：天然寶石、動物羽毛、植物種子等。自然材質的顏色往往不是單一顏色，在記錄自然材質時應該以20.00的容差范圍為上限進行顏色的漸變記錄。不宜超過20.00的容差量，否則會出現失真，失去了記錄的真實性。在材質數據的記錄過程中，秉承著實事求是的原則，盡量能將材質的固有色準確記錄。

1.3 首飾制作工藝的圖文式記錄

維吾爾傳統首飾工藝匠人在制作首飾的時候通常會根據師傅傳授的制作方法進行制作，而有些首飾的制作完全是手工藝人靈感的突然迸發，隨心所欲的毫無數據來源的創作。因此在基本形態和材質顏色的記錄已經完備的情況下，對于能夠收集到的首飾制作工藝流程，進行影像全程記錄，拍攝制作流程與施工工藝，記錄模和范的制作方法。若該首飾為純手工打造，應記錄其真實的制作流程，以便于在后期C4D軟件中進行首飾制作流程的三維數字動畫制作。民間手工藝人通常會有一本記錄著首飾基本形態的圖譜手冊。這些圖譜手冊的記錄內容十分詳實。可以學習并借鑒他們的記錄方式完成制作工藝的圖文式記錄工作。

2 首飾的C4D三維建模方法

2.1 按首飾部件解構分批建模

對于一個完整的首飾作品，先對其進行按材質不同的部位進行解構分析，將不同材質的部件進行分別建模，最后將其組裝。如圖1所示，此首飾有5種不同材質和8種基本顏色。建模方法如下：首先，建立鐵質彎鉤部件的三維模型；其次，建立孔雀羽毛部件的三維模型(此時應注意四色羽毛的同材質不同顏色的處理)；再次，建立亞克力裝飾管珠的三維建模；最后，將金珠部件進行建模。完成這四步建模之后，再進行組裝拼接。此建模方法有利于對含有多種材質的首飾進行建模。利于材質的統一賦予，缺點是沒有施工工藝的流程記錄，建模速度較慢，拼裝繁瑣。羽類首飾的三維建模方法較為復雜，對于羽類的細節絕大多數是通過材質貼圖來完成的，并不會詳細記錄每一個細節節點。

圖1 羽類首飾

2.2 按模塊進行三維建模

此種方法是將相同材質的首飾中同一模塊的零部件(款式相同，大小不同)同時建模。下面一組案例將介紹模塊建模的方法步驟。首先，將巴旦木花朵形狀的金珠部件進行建模，并陣列布局；其次，將葉片狀部件進行建模，并進行鏡像復制操作左右布局；再次，將大小不一的中心特異部件進行建模；最后將所有部件進行統一拼接組裝，形成一個完整的首飾模型。此建模方法的優點是建模速度快，相同零部件只需一次建模便可以利用“克隆”命令多次使用，極大地提高了建模速度，對部件重復率較高的首飾模型建模具有很高的程序簡化優勢。缺點是不能直接記錄首飾的施工流程，需要在完成建模之后開始對各部件進行工藝流程的排序并設置動畫方可實現工藝記錄，如圖2所示。

圖2 按模塊進行三維建模

2.3 按制作工藝流程進行順序建模

C4D建模的優勢在于可以將首飾制作流程記錄下來。因此按照制作工藝流程的先后順序進行建模可以演示出該首飾的制作流程。對于民間手工藝人的技藝傳承有著極大的幫助。此建模方法適用于數據采集之初就已經收集到該首飾的制作流程，并已經通過視頻或圖像記錄整個流程。在C4D中對首飾建模時就可以利用關鍵幀和補間動畫對該首飾的制作流程和施工工藝進行虛擬演示。該案例記錄了整個首飾的制作流程及各部件穿插連接的方法。

首飾的制作流程一般有一下幾個步驟：設計-起板-壓模-倒模-執模-鑲石-拋光-電金--品檢。但是維吾爾傳統首飾的制作流程因材質不同而呈現出多樣性的制作流程。

維吾爾傳統首飾在制作工藝方面大致分為以下幾步，本文只做如實記錄。不試圖工業化制作流程，如圖3所示。

圖3 按工藝流程進行順序建模

3 基于VRP編輯器的首飾虛擬呈現

以3DMAX模型為前提的三維首飾模型，導入到VRP-builder中之后需要通過以下方法進行VR編輯并呈現，如圖4所示。

圖4 首飾VR編輯與呈現

3.1 模型的微調與修改

模型的微調一般包含以下兩種情況：第一種情況：首飾模型進入VRP中之后需要先進行坐標原點的設置與微調。也就是原點的重新設置。第二種情況：純色單一背景一定要注意三維空間感體現，需要借助環境的陪襯從而使首飾模型更真實的顯示。一般可以利用L型空間展示背景或BOX空間展示背景，配合展臺和轉子展示架進行重點展示設置。

3.2 材質的UVW展開與賦予

當首飾模型導入到VRP之后是沒有材質的，材質需要后續附加，附加后的材質需要進行UVW展開和重新指認。首飾模型必須賦予正確的材質才能體現出真實性。因此材質的重新賦予是一個極為重要的工作環節。

3.3 燈光的設置

燈光的設置有助于首飾材質的體現，一般會利用自然光對首飾進行補光照明。首飾一般多為金屬材質并且多以黃金和白銀為主，金屬光澤在點光源下會產生大面積的高光點，對首飾本體的觀察會受到高光點的影響從而降低觀感體驗。在軟件中可以通過對光源的設置達到金屬材質高光點的光斑大小及明亮程度的可控調節。因此燈光的設置在首飾的虛擬呈現過程中是極為重要的工作節點。

3.4 繞物相機的設置

對于小體積物體的多角度觀察，可以利用繞物旋轉相機對首飾進行環繞式觀察設置，設置繞物相機的原則之一是視野不能大于45°，如果視野過大會在成像時產生透視畸變。原則之二是攝影機距離物體的最大距離和最小距離的控制一般在25～50 cm之間。若設置物理相機，則光圈不宜小于F2.8。大光圈的景深效果是并不利于繞物旋轉相機觀測物體的。繞物相機的交互設計應遵循單點觸摸習慣和多點觸摸習慣。設置翻轉交互為單指，設置縮放交互為雙指。

3.5 渲染并導出

加載渲染器并設置渲染參數后，可以對項目進行程序導出。VRP中場景的烘焙需要一定的時間，軟件對模型面數是有要求的，VRP-V12版本的軟件目前只支持不大于8萬面的模型，所以在制作模型時要注意減面操作。導出程序的格式為EXE格式可以在Windows系統直接運行。如果想實現在iOS系統或者安卓系統運行，可以導出為相應格式以滿足不同系統設備的兼容運行。程序導出需注意分辨率的設置，對于不同顯示面積的設備可以適當調整分辨率已達到數據質量的最優化匹配，避免資源的浪費。

4 課題的研究價值

4.1 學術價值

新疆傳統首飾的VR三維建模有利于非物質文化遺產的數字化保護工作,有利于該民間手工技藝在傳承過程中傳承效率的提高。使技藝的傳承不再局限于小范圍的師徒口手相授[3]。更加直觀的演示首飾制作的加工流程，并可以利用數字化展示平臺或設備進行無限次回放演示，減小了技藝傳承者的“授課”工作壓力。并可以建立養成型數據庫，為其在民眾層級主動傳播提供可視化數據模型的支撐。

4.2 商用價值

新疆傳統首飾以往的的售賣途徑以線下商鋪的售賣方式為主，極少出現在互聯網中，利用VRP平臺可以建立網上虛擬售賣展示廳，消費者不僅可以足不出戶就能體驗網上虛擬的試穿戴，還可以對想要購買的首飾進行全景查看。配合VR眼鏡或VR頭盔等設備就能實現VR觀看體驗。為首飾的全方位包裝宣傳提供新穎的展示和銷售體驗。

5 總結

秉著去工業化的基本原則，利用數字媒體技術對民俗手工藝進行數字化保護工作是中華優秀傳統文化在傳承過程中較為有效的方法[4]。在科技高速發展的今天，人們的審美也隨著快節奏的生活發生了變化，如何能讓民俗手工藝品在傳承和創新衍生方向發展的更好是數字藝術工作者不斷努力的方向，本課題利用數字媒體技術中的三維建模軟件3DMAX對首飾的基本形態進行三維建模，并利用C4D將首飾的制作工藝流程進行記錄和演示，打破了師徒間技藝傳授的局限。再利用VRP—BUILDER對首飾進行VR展示，并通過互聯網銷售平臺將網上虛擬售賣廳推廣使用，打破傳統銷售方式的地理局限性。使中華優秀傳統文化得以傳承和發揚，增強人民的文化自信和文化認同感。