數字雕塑研究

張育霖　詹楚寧

一、概述

澄江化石地是中國唯一的，也是亞洲第一個化石類世界自然遺產，被譽為“現代生物演化樹之根”。借助數字雕塑來對澄江古生物化石進行數字化藝術創作，可以通過提取古生物的獨特造型、動態、生存環境等來分析、創作，進一步認識古生物的豐富文化價值，用數字手段為古生物化石賦予“二次生命”，并起到弘揚世界自然遺產——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師張文堂的指導下，在縣城東部11千米的帽天山發掘出了古生物化石群。1987年4月，中國科學院南京古生物研究所副所長陶南 生在南京舉行新聞發布會，正式宣布澄江化石地是中國的第43個世界自然遺產，同時也是目前中國唯一一個被列入《世界遺產名錄》的化石類自然遺產，是目前全球發現的最集中、保留最完整、種類最豐富的早期寒武紀化石遺跡。

（二）數字化雕塑技術概況

在數字化時代，各種藝術形式和制作流程都和科技緊密聯系，雕塑藝術也隨著技術的進步而不斷發展，人們將創新的科技手段和工具應用到雕塑創作中，每一次科技浪潮都讓雕塑綻放出新的光彩，而這種新技術也造就了藝術的新發展。數字雕塑技術便是一個新興發展的藝術創作形式，它依托于數字技術的發展，是科技理性思維與藝術感性思維結合的產物，同時也是計算機美術的分支。它利用計算機技術將數字造型技術與傳統雕塑藝術相結合來創作雕塑作品，再加上3D打印技術的成熟發展，使數字造型從虛擬走向現實，它沖破了傳統雕塑成型的方式，打破了雕塑藝術的現實限制。

數字雕塑的生命力在于通過計算機創建新 的雕塑形式，數字技術的發展也為藝術創作激起新的浪花。除了傳統的雕塑形式，藝術家們還可以通過數字技術來創造出動態雕塑、虛擬雕塑等新的藝術表現形式。這些新形式的雕塑作品可以通過動畫、虛擬現實等手段呈現，使觀眾能夠更加直觀地感受到作品的藝術魅力。數字技術的應用為雕塑藝術注入了新的活力，使得藝術創作變得更加豐富和多樣化。數字雕塑技術的應用領域也越來越廣泛，不僅應用在雕塑藝術領域，還在建筑、游戲、影視等領域發揮了重要作用。近些年，數字雕塑技術在數據平臺、3D技術、互聯網技術的共同推動下取得了迅猛的發展。

二、數字化雕塑的特征體現

（一）便捷性、準確性

數字創作工具不同于傳統泥塑定好大形后修改需要費很大的精力，利用數字軟件（如3Dmax、ZBrush、rhion、Blender等）在虛擬空間里建模和造型，利用計算機程序和命令，能夠創造出多種不同的形式，并且可以隨時對其進行調整和修改，在這個虛擬的領域中，沒有任何實際的限制和空間的束縛，藝術家可以盡情地展現自己的想法，自由地進行創作。

計算機具有多種通用功能，其中包括復制、粘貼、鏡像、后退和保存等，使用者可以輕松? 地復制和粘貼文本、圖像或其他數據，以便在 不同的位置使用，方便修改，節省時間成本。例如，在軟件中完成雕塑作品時，可以利用現 成的模型作為自己的大形，或者利用現成的筆刷來豐富自己的創意，這與傳統的雕塑相比很? 大程度上縮短了塑造大形的時間，藝術家的工作效率得到了極大的提升，創造力得到極大的發揮。同時，在數字空間中只要擁有足夠強大 的電腦硬件設施，在泥塑上無法雕琢的細節便? 可以在軟件中不斷地放大細化，在軟件中做到精微的塑造發揮。

（二）虛擬和現實的轉換

數字雕塑顯著的特性就是“數據化”，一個雕塑不再是一個可觸碰的物體，而是一種可 存儲起來的數據。數字雕塑是虛擬的，虛擬與 數據的組合成就了它的可復制性，可以在其中的任何一個形體相互穿插、疊加。因數據的關系，

藝術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也讓實體雕塑可以轉化為虛擬數據存在，雕塑從一種實體變成了一種數據化的狀態，這使得雕塑與計算機技術產生了聯系。

三維數字軟件是利用計算機生成的虛擬世界，通過模擬視覺和聽覺感受，讓使用者產生 身臨其境的感覺。此外，計算機還能夠在設計 公共藝術作品和大型城市雕塑等項目的初期提 供指導，并模擬現實的客觀條件，通過打印軟件，可以將文件轉換為STL等3D打印設備支持的文件格式，并將其傳輸到打印設備上，從而實 現將作品逐漸轉化為實體模型的過程。

（三）技術的突破

數字雕塑也突破了傳統雕塑依賴泥、石頭、木頭等材料的限制，在虛擬的環境中利用數字技術來模擬現實生活中的泥、金屬、玻璃、石頭、生物質感等，用數字技術來雕刻就不會像傳統的泥塑那樣有著時間、空間上的限制，出現因保存不當干裂、巨大的雕塑難以移動的情況。在進行澄江古生物化石的創作時會出現很多細 長彎曲的形態與成片點狀、片狀的細節，這些怪異的形態利用數字技術可以更快、更方便地制作出實體。

三、數字化藝術創作過程簡述

（一）以林喬利蟲數字化雕塑制作流程為例

林喬利蟲是一種奇特的海洋節肢動物，主要生存于約5.2億年前的寒武紀前期，又稱“始蟲”。林喬利蟲長度只有4厘米左右，總體呈現圓錐形，長有多條細長的觸手，觸手可以在淺海中用來攻擊獵物并進行捕食。

在制作的最初要對用到的軟件ZBrush、KeyShout有一定的了解，同時也要對所制作的物體有一定的認知。林喬利蟲由頭甲、體節、尾組成，頭長，頭前端呈刺狀，11個體節每節大致相等， 尾部呈現扁刺狀， 尾尖為尖銳三角，邊緣長有細小長刺狀結構。

第一步要制作出林橋利蟲的大形，利用一個球制作頭甲，插入多個Z球，制作出它的腿肢、尾，用圓柱體來制作前端的觸須。在制作過程中，用遮罩、曲線彎折、移動軸、移動筆刷等工具做出觸須的形態。第二步利用ZBrush 中的Clay、ClayBuildup、DamStandard、ContrastTarget、Move等筆刷來進一步對大形進行雕刻，在制作觸須時因其形態細長需要邊布線邊制作其形態。在這一步時，要對模型的布線進行處理，將模型中雜亂的布線變得整齊，更加貼合模型表面的形狀，并使模型沒有未封閉的孔洞， 這里要用ZRemesher、Dynamesh工具來進行合理布線， 讓點、線更貼合模型表面，并在幾何體編輯下用修改拓撲中的封閉孔洞來為模型修補。第三步是制作細節，模型中凸起的斑點部分，是利用Alpha進行貼圖制作，林喬利蟲觸須上的多處插入了小零件，頭甲處的細節利用表面中的噪波進行制作，上面不規則的起伏使用燈箱—噪波中的Noise10制作。

在制作完成后，模型的面數會非常大，這會對3D打印不利，此處需使用Z插件中的抽取（減面）大師來減少模型面數，再用3D打印工具導出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文件導入渲染軟件 KeyShout中。在ZBrush點擊渲染—KeyShot便 可直接導入KeyShout中。第五步是為模型添加所需材質。軟件KeyShout 自帶材質包，直接使 用它的材質包選中所需材質球將其拖到模型的 位置，點擊已附著于模型表面的材質球，便可 更改材質的參數將材質數據調整到所需的程度。第六步是調整背景環境。點擊環境—地面，打 開地面陰影、地面反射、整平地面，導入所需背景圖，將模型置于一種特定的環境中，也可以將背景設為單色。第七步是調整燈光。點擊環境—Studio，在這里選擇所需要的燈光設置，將燈光拖入背景中并在環境中調整燈光的位置、大小朝向。第八步是渲染出圖。在所有的渲染調整好后，點擊相機—新增相機—渲染，調整要渲染圖像的分辨率、調整采樣值，點擊 Monitor—添加相機—選中需渲染的圖片—點擊處理Monitor，開始渲染至完成。

（二）刺裂眼蟲數字雕塑藝術創作

本創作選取的是澄江化石博物館中展出的刺裂眼蟲化石。刺裂眼蟲是三葉蟲下的一個種 屬，主要特征表現在它的背殼構造，其頭部中央有一個突起的“頭鞍”，可能是安置腦的處所，頭鞍上有瘤斑附著于表面，頭鞍左右有著對稱 的眼睛，眼睛一圈有著一條較為深的溝，此溝 名為“面線”，口兩側有許多細小而分節的附肢，其背部長有許多尖刺，部分尖刺分布于眼部，其背部、胸部附著很多節，一節覆蓋著另一節 以此類推連接起來進行活動，尾部的邊緣附著 許多尖刺。

作品潤系列之《擁》，找到寒武紀時期具有代表性的、有特點的適合轉化為數字雕塑創作的古生物作為原型來進行創作，以刺裂眼蟲為主體提取其關鍵形象，并將其各個部分轉化為3D模型，根據化石原本的形態、動作將其改動，依然保留了化石本來聚集蜷縮的形態與其頭部的形象、附著在其頭甲表面與背部呈現斑點狀的尖刺、背部的部分結構、尾部結構，根據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系、演化，將兩只刺裂眼蟲緊緊擁抱在一起，呈現一種生命之初近似圓潤的狀態。

（三）《激流》抗浪魚數字雕塑藝術創作

云南省玉溪市的撫仙湖是一個獨特的地方，這里有一種特殊的魚類在此繁衍多年，名為抗浪魚。抗浪魚的魚汛期在每年的立春至立秋，因為此魚的魚卵具有黏性，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，成群結隊地在石巖、礁頭上產卵。

以抗浪魚的生存環境為線索尋找參考素材，提煉關鍵元素并具體將各個部分轉化成3D模型（比如魚的身體構造、頭骨、鰓蓋以及魚的鱗片轉化為硬質金屬，魚內臟轉化為不斷運行的機械馬達，水草部分的枝干轉化為機械關節，葉子部分則變為軟質材料）。而抗浪魚為了生存，生生不息的精神可以聯想到當地人們為了美好生活不斷奮斗的模樣（在不停歇的工業進程中勞動人民遠離家鄉，不斷在城市里奮斗的頑強不息的精神）。所以作品使用了工業機械結合的表現形式，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。為了群魚的生動效果，精細完成單個魚后復制移動，參考現實中魚在水中的曼妙游姿調整每一條魚的動態。完成魚和水草部分的主要造型后制作符合情景的底座。模型導入渲染軟件，后期加工選擇符合主題的材質效果，調整場景光線照射角度。各個部分調整好后， 渲染完成效果圖。

四、結語

研究以澄江古生物化石為原型創作的數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現的分布最集中、保存最精美的動物化石庫，被譽為“20世紀最驚人的科學發現之一”。同時這也是數字雕塑很好的創作題材，創作者需要兼備古生物基礎知識、對雕塑有著深刻的理解與感悟、在數字雕塑藝術的審美上有著獨特見地。多種知識體系的掌握表達，在此有很大的發揮空間。古生物的數字雕塑創作這個獨特的領域，涉及珍貴的古生物的再現。對于古生物的再現我們可以通過3D掃描、3D軟件制作、3D打印等一些3D技術復原，使古生物可以在虛擬的世界中活靈活現。這可以讓人們在了解古生物知識的同時了解數字雕塑，增加古生物知識的同時讓人意識到數字雕塑在古生物呈現上起到的作用。在以古生物為素材的進一步創作中，利用數字的形式加以設計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，這個領域同時具有藝術、文化和經濟開發的潛力，對此加以開發可以融入藝術展覽、博物館的文創、博物館呈現古生物的方式，同時還可以用數字雕塑的形式增加人們對古生物的興趣，利用數字雕塑實現古生物的“再現”，更有利于傳承、發揚澄江古生物文化和提升古生物傳播的綜合影響力。

基金項目：2022 年國家級大學生創新創業項目“澄江古生物化石雕塑藝術創作實踐與研究”研究成果，項目編號：202210690002。

[作者簡介]張育霖，女，漢族，遼寧大連人，云南藝術學院本科在讀，研究方向為雕塑。通 訊作者：詹楚寧，女，漢族，福建福州人，云南藝術學院學院本科在讀，研究方向為雕塑。