三维建模在雕塑艺术中的应用

计算机技术在雕塑艺术中的应用

—由三维建模技术谈起

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1选题缘由

1.2研究现状

1.3研究意义

第2章三维建模技术的现状及应用

2.1 三维建模技术的发展现状

2.1.1 什么是三维建模技术？

2.1.2 三维建模技术的具体技巧

2.2 三维建模技术的客观应用

2.2.1 三维建模技术的应用领域

2.2.2 三维建模技术的具体作用

第3章三维建模技术和雕塑艺术的相互作用

3.1 雕塑语言对三维建模技术的启发

3.1.1 雕塑艺术形式感方面的启发

3.1.2 雕塑艺术技巧方面的启发

3.2 三维建模技术对雕塑的作用

3.2.1 AUTOCAD在雕塑设计中的应用

3.2.2 3DS MAX在雕塑设计中的应用

3.2.3 ZBRUSH在雕塑设计中的应用

结语

参考文献

感谢

摘要

造型艺术雕塑是传统艺术的一种，它有着悠久的历史，雕塑不仅仅是一门艺术也是一种文化。而中国在整个雕塑艺术上也有着悠久和辉煌的历史。前人积累了丰富的相关经验及雕塑技法。同时，某些三维建模软件的工作方式与传统雕塑类似，因此可以吸取传统雕塑的经验运用到雕塑艺术创作中去，三维建模软件大大自由简化了塑造的过程。再加上3D打印技术的出现，提高了制作的效率，在更短的时间内创作出更好的作品。本文主要浅谈三维建模技术在雕塑艺术中的应用和相互影响。

本文分为四章：第一章是绪论，主要说明论题的缘由，研究现状和意义：第二章主要讲三维建模技术的现状和应用：第三章主要讲三维建模技术和雕塑艺术的相互作用：第四章主要讲三维建模技术和雕塑艺术的一些矛盾关系，最后结语是笔者对三维建模技术和雕塑艺术之间的共存关系的一些感悟和见解。

关键词：三维建模技术；雕塑艺术；相互作用；相互影响

第1章绪论

1.1选题缘由

在数字技术与艺术的高度发展的时代背景下，利用计算机和软件模块的操作来模仿传统的造型与表现手法来进行虚拟雕塑的软件应运而生。各种功能性强大的三维软件能够模拟出真实的物体，这与我们传统的雕塑艺术有着异曲同工之妙。因此三维建模技术的应用领域越来广，也给雕塑艺术带来了一定的冲击和影响。笔者作为一名雕塑系大四学生，除却平时在校学习了一些雕塑技法和理论知识，空余时间也专研了不少三维建模软件，了解了三维模型有无到有的具体过程，和雕塑都有着创造和改变的作用，深知这两者之间有很多相互的作用和影响，因此经过慎重思考并认真分析后，决定针对三维建模技术在雕塑中的应用展开理论性的研究。

1.2研究现状

伴随着现代计算机技术的飞速发展，计算机图像学（CG）方面的技术已经相对成熟。各行各业都离不开它们的影子。在雕塑的领域也发挥着不小的作用，尤其是在雕塑设计中会有用到的图形设计软件，一些三维雕刻软件都给雕塑带来了巨大的作用。在研究方面相继也有不少学者写下了三维建模技术相关的论文，不过这些往往都是动画专业或者设计类专业的论文，但我唯独没有发现从雕塑的角度谈三维建模的理论研究，所以我深表遗憾。

1.3研究意义

对于三维建模技术在雕塑应用中的作用越来越大，研究和想去探究的人肯定会越来越来多，但是在我找遍了很多资料，关于雕塑与三维建模的理论研究是少之又少，所以在深思熟虑之后，结合我自身作为一名大四雕塑系的学生以及擅长三维建模，所以有必要对写下这篇理论研究，希望能够给很多人带来收益。

第2章三维建模技术的现状及应用

2.1三维建模技术的发展现状

在20世纪50年代和60年代，计算机图形技术的产生也是早期现状，这种技术是很有限的，当时很少有人能够知道计算机能够形成图形。更不能做出什么视觉效果。在70年代和80年代，计算机技术变得更加成熟，也更有实际作用，70代就出现了现在还在用的一些技术，就比如透视技术，到了80年代，计算机图形技术逐渐成为被证实的艺术和商业潜力领域，再然后，计算机图形技术逐渐成熟。如今，设计师们可以使用电脑创造模拟的世界和模拟的模型，并在计算机对模型进行各种测试和修改。

如美国Autodesk公司推出的三维动画软件3DS MAX，就是一套转为个人计算机开发的多功能三维实体造型系统，利用其丰富的材质编辑器和丰富多彩的着色功能、投影设置，可产生逼真、生动的三维实体造型，并能实现动画效果，变现物体的模拟运动，替换真实模型的制作，从而节约了成本，缩减了设计周期。这种方法和手段使得三维模型更加经济，更快捷地出现，使用这种新技术建立的模型，不仅制作快、成本低、易存储，而且制成后易修改。

2.1.1什么是三维建模技术？

三维建模技术就是一门通过软件来实现模型的技术手段。这种模型也称作三维模型，它们是虚拟的物体。一般通常用三维软件配合技术人员在虚拟空间创建出想要的模型。常用的三维软件有（Maya 3dsMax cad等）看图：2-1、2-2。

图2-1 通过MAYA渲染后的模型

图2-2 渲染后的场景模型

（注：图片来源于个人作品）

那么它们又是怎么产生的呢？主要是人们通过学习软件，了解这些软件各个命令的作用，利用一些基本的几何元素，如立方体、球体等，通过一些几何操作，如平移、旋转、缩放、拉伸以及挤压、布尔等命令通过一些参数利用软件强大的运算来构建了复杂的模型或者几何场景。

2.1.2三维建模技术的具体技巧

基于几何模型的建模技术是由专业人员用过使用专业软件（AutoCAD、3DSmax、Maya）等工具，运用计算机图形学与美术方面的知识，搭建出物体的三维模型。这些软件又以3DSmax和Maya为著称，前者多应用于建筑领域，后者主要是游戏、动画、影视行业。建模方法大相径庭，优异各有千秋。

2.1.2.1 Maya建模的具体技巧

走进Maya这款三维软件就是让自己进入了造物者的角色。那么我们又是怎么在Maya里面实现三维物体从无到有的过程呢？下面将简单讲述三维建模的过程。

我们都知道三维和二维的区别。二维是平面的，只有长和宽，只有一个平面。而三维在平面的基础上多出了高这一项，它至少有六个面，构成了立体的物体，就好比纸和粉笔盒的区别。那么因此在Maya的工作界面中就有了一个x,y,z 的三维坐标。配合polygons模块自带的基础模型（圆球，方盒子，圆柱，面片等）利用一些命令来实现各种物体的产生。

用Maya建的模型我们可以分为两种模型，一种是机械类的模型，倾向于工业设计，这类模型一般利用基础模型结合旋转，位移，缩放的操作和挤压，复制，吸附等命令在不断改变形体的过程中实现；而另外一种模型就是软体模型，像生物类模型啊，布料等一切非机械非工业性的物体，这些除了要用到上面同样的命令和操作之外还要讲究布线的合理以及调点，相对于机械模型这个对于使用者的审美有一定的要求。

2.2三维建模技术的客观应用

三维建模技术在当今计算机技术飞速发展的新时代中，已经必然占有它一席之地，只要有工业制作，工业生产的行业，都会用到它的地方，它的应用领域非常广泛。随着3D打印技术日渐的成熟，结合三维建模技术也必然是对传统工业和手工业巨大的影响。

2.2.1三维建模技术的应用领域

现在，三维建模技术的应用领域有很多，常见比如医疗行业的医用模型。各种器官的精确模型便于医生更好的观察和研究；电影行业能用它创造出概念的角色，现实生活中没有的生活，更加便于电影的拍摄和剧情的需要了，而且还提高了视觉效果；游戏行业的兴起也给儿童和成人带来了不少的乐趣，有些游戏也还发展成体育竞技，便于孩子智力的开发和智力的成长。（如LOL，多塔等竞技游戏）动画行业的发展，有传统的二维动画逐渐朝最新的三维动画发展，视觉效果更为逼真。在科学领域将它们作为化合物的精确模型。建筑业更可以做出概念建筑的展示模型或者建筑效果图，在最近几十年，地球科学领域也开始构建了三维地质模型。如图2-3、2-4。

图2-3 阿凡达（影视领域）图2-4 魔兽世界（游戏领域）

2.2.2三维建模技术的具体作用

一：三维效果图（用于雕塑创作，建筑行业）

当今建筑行业，首先在确定工程动工之前，都必须要有工程完成后的三维效果图，由设计师或者模型师利用三维建模软件来模拟虚拟的建筑物体，贴上不同的材质，模拟真实的灯光，经过渲染后，得出效果图，这些图片不仅更加直观地让客户感受到完工后的整体效果。而且增加了可信度，更利于双方的合作进程，还能方便根据实际需求便于更改，也比传统的塑料模型节约了更多的成本。

二：三维动画

由以往放映式的2维动画转换成现在好莱坞代表的三维动画，视觉效果更加逼真，由其精确、真实和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。在影视广告制作方面，受到众多客户及观众的欢迎。在影视行业能

替代现实世界不可能出现的角色，动画，以及道具等。比如美国著名科幻电影《侏罗纪公园》三部曲，电影里面的各种恐龙早在6000万年前白垩纪就已灭绝，但三维技术能让它们从荧屏中“复活”。

三维建模还有很多作用，比如配合3D打印技术，现实一些发达国家已经结合三维建模和3D打印直接生产武器，装备等，大大节约了劳动力和时间。在医学领域利用三维建模建造虚拟的生物模型，便于更直观的研究。

第3章三维建模技术和雕塑艺术的相互作用

纵观三维建模技术的发展历程，我们不难发现三维建模软件受到了雕塑艺术的影响；无论是在技巧方面还是形式感方面；而雕塑艺术也因为三维建模技术的日益提升，由原来的设计灵感更好得可以模拟出雕塑创作的完成效果。更直接地将艺术家的灵感实现出来。两者协同工作，受益匪浅。

3.1雕塑语言对三维建模技术的启发

3.1.1雕塑艺术形式感方面的启发

雕塑艺术家要制作一件雕塑的时候首先要细致的观察。善于发现美是每个优秀艺术家所具备的，雕塑艺术家更加需要善于观察，雕塑是造型艺术，顾名思义对“型”的要求更高。而在计算机通过一些三维雕刻软件来工作同样也需要对作品形体准确的把握。拿传统泥塑头像来说的话，当要开始制作一件作品时，需要先搭建一个木制架子。

搭建架子的作用一是为了加强雕像的坚固程度，另一个是为了方便我们观察。因为雕塑作品是三维立体，因此在三维空间内不仅有着长宽的关系，还有纵深关系。所以搭建架子的正面和侧面是两个主要观察点。从正面我们可以观察上下左右的关系以及长宽比例。从侧面我们可以观察上下前后以及纵深的关系。这种观察方法看似简单，但是在三维雕刻软件和三维建模软件进行模型制作时，我们常犯一个错误，就是只关注作品正面的雕刻制作。而忽略了到侧视图去观看模型的形状。往往当你已经做了很多工作时到侧面去看，才发现整体形状已经在不断地雕刻中失调了。这时再去修改就变得极为麻烦。因此吸取传统雕塑的观察经验。一定要再制作过程中不断的去从各个角度观察我们的模型是否准确，一旦发现问题马上修改，以免做无用功。

雕塑艺术大师罗丹由曾经一件作品，名为《冥想》。罗丹只是雕刻除了妇女的头部而没有雕刻出颈部以下的躯体。颈部以下只是保留了一块未经多少雕琢的粗糙石头。

图3.1罗丹作品《沉思》

罗丹自己对此的解释是为了集中的表现《冥想》这个主题，因此用粗糙加工的石头来代替于主题不相关的东西，使看到作品的关注更容易的把注意力集中到女子冥想的状态表情上去。这一点在我们制作三维作品时尤为重要，当一个刚接触到雕刻建模的制作者往往会被其无限的细节开发空间所吸引，而忽略了作品本身的重点。有的放矢，突出主旨才是我们创作的最终目的。

我国的古代雕塑线条简单明快，耐人寻味，常常给人以国画那种行云流水的感觉。夸张和变形来强调作品的某些特点在中国古代的雕塑作品中经常使用。而夸张和变形正是建模创作的一个重要手段。在悠久的雕塑历史中，不乏一些精彩的夸张作品。不被客观事物所役，更为自由的进行艺术创造是我们在三维建模制作中可以借鉴的。

3.1.2雕塑艺术技巧方面的启发

所谓雕刻技法，就是作者对雕刻对象和空间的处理手法。三维建模软件中由一些三维雕刻软件（比如Zbrush 3D Brush）中最主要的技法就是雕，即传统雕刻中的刀法。人们临摹名画时最难模仿的往往是原作的笔触，雕刻也是一样的，往往心领神会，并没有一套定制好的范式。而这种看似神来之笔的雕刻，都是建立在不断的积累之上。我们可以用木雕制作来做例子对比我们的三维软件雕刻：木雕制作最初的步骤是粗胚，粗胚即在三维软件中制作基础模型，要求是简练概括。简模要准备的表达物体的轮廓、动势和比例。制作建模时可以学习米雕粗胚的制作方法，有表及里，层层推进，而不是一个部位一次到位，这样更容易让我们全面的把握模型。木雕的第二个阶段就是修光，即类似我们在三维雕刻软件中进行细节的雕刻。木雕的修光阶段要求刀法果断，动势明显，或圆或直，力求准确的表达作品的内涵。在三维软件中如果进行生物模型的雕刻，骨骼附近就要求转折方，硬而紧实。而肉的部分要根据作品的特点来不同表现。按照年龄，来划分，运动的关节处往往会有挤压或者堆积或松弛的皮肤，而不动的部分往往比较紧实。对于刚接触三维雕刻软件的制作中可以借鉴泥塑的传统经验，制作时要宁方勿圆，要肯定不含糊，死板一些总比没有雕刻出来要好。然后在经验的不断积累中体会“方中带圆”的感觉。木雕的第三个阶段就是打磨，一般是用细砂纸将作品打磨平整光滑。在三维雕刻软件中类似我们真加细分级别，三维软件的雕刻一定要注意在不同的细分级别下进行不同细节的雕刻。只有较高的细分级别才能

圆滑的变现出一些细小的痕迹，最终的作品应该也要像木雕作品以下光滑细腻。木雕作品的最后一步就是上色。在三维雕刻软件中就是贴图的绘制。上色的过程也是遵循先整体再局部的方法。

这个说一个著名的雕塑家罗丹的事迹，罗丹在创作作品《巴尔扎克》的朋友们见了都夸赞手部做到非常传神，而罗丹听了则马上把作品的手部砍掉，因为需要的是整体而不是局部。这一事迹说明，整体对于用三维软件雕刻作品也同样重要。

中国的雕塑语言简练传神，西方的雕塑语言精确严谨，这都是雕塑艺术留给我们的宝贵经验。汲取雕塑艺术的经验和技巧运用到我们的三维建模软件和三维雕刻软件制作中去可以让我们少走弯路节约制作时间。

3.2三维建模技术对雕塑的作用

在雕塑设计中常用的图形应用软件，它们有各自的优势，我们可以利用zbrush强大易用的雕塑功能帮我们制作出符合艺术家和设计师构思的雕塑作品；可以利用3D MAX庞大的渲染系统和多边形建模系统来创建一个更接近现实的环境来展示我们的雕塑作品，还可以利用AUTOCAD(简称CAD)精准的制图来侧量、规划和计算出雕塑的体积和预算。数字图形软件的发展，有助于艺术设计工作者创作出更多更好的雕塑艺术作品。

3.2.1AUTOCAD在雕塑设计中的作用

CAD就是计算机辅助设计，但凡做过建筑相关行业的设计师都知道它。它是计算机图形软件应用中的重要技术。它不仅可以绘制出精确的工程图纸，也可以利用自身的三维功能来实现初级的三维空间建构。

在雕塑设计中CAD的应用主要还是停留在平面图纸上，虽然它具备初级的三维功能，但是CAD的三维功能只能设计比较简单的雕塑，对于复杂的雕塑它就失去了作用，但是它具备了其他软件没有的精确绘制图形的功能，在后期的预算、设计制作中发挥者评价和计算的作用。它的特点主要体现在以下几个方面。

（一）效率高、数据精准。在CAD制图中，我们可以摒弃传统的徒手绘制雕塑工程图中的比例尺，可以完全按照雕塑原本的高度和宽度进行绘制，这样我们在工作的过程中就可以省去大量的比例计算的时间，从而提高工作的效率。若由人工完成，则速度慢、效率低。

（二）便于存档管理。我们利用三维设计软件完成模型设计之后，它还只是停留在图纸的阶段，在施工和造价计算上，并不能作为一个标准存在。这时CAD就可以通过它的三维锁定功能绘制出雕塑的平面图、立体图、剖面图等各个视角的尺寸以及各个面的体积和尺寸，从而大大加快预算的速度，提高精确程度。

（三）方便修改。一个雕塑设计方案出炉之后，需要经过不断的修改和完善才能最终确定，这就涉及到了修改方案。我们可以针对不同的图纸进行不同的命名和建档，这样不仅有利于随时调取方案进行修改，而且大大增加了存档的精确程度，手工制作图的图纸存档复杂而且工作了非常大。

3.2.2 3DS MAX在雕塑设计中的作用

3DSMAX主要应用于空间和雕塑设计中，比如美国NBA球队洛杉矶湖人队的篮球馆就是可视化动态的设计、芝加哥公牛队的球馆等都是利用它强大的建模和渲染将设计概念从平面设计中实现到了真实的三维立体空间的具体设计上。很多

设计师们因为它有了一个更为广阔，优秀的平台，它制作出的很多设计方案都给我们留下了很深的印象。在雕塑设计中它主要在雕塑场景可视化、雕塑材质渲染可视化、以及雕塑成型方面具备一定的优势。

3D MAX的建模方式主要有：（1）pologon建模。多边形建模是通过点线面的结合、利用点构成线、有三角形面和四边形面来构成体块的建模方法，由此可以制作出各种形状的三维物体。通过3DS MAX为我们提供的延展、切割、挤出、焊接、塌陷等工具我们就可以从局部到整体地制作出模型。通常在建筑和复杂场景中运用这种建模方式。（2）NURBS建模。它主要作用用于工业设计和高模的设计。由于曲线建模操作要求，精度要求高，很少有人利用它来做概念设计，都是利用它做工业设计的。（3）细分曲面技术。它主要是结合了多边形建模和曲线建模的优点，也摒弃了两者的缺点，是一个更加效率且效果更好的建模方式，可以满足设计中的自由和灵活。3DS MAX拥有强大的材质和灯光系统，配合模拟物理光源的VRAY渲染器，可以最大程度地表现出雕塑本身的材质，例如钢结构、石材、木材以及泥土等等。而且可以为雕塑设计营造一个更加趋于完美的现实场景，加上3D MAX开发的可写插件平台，我们可以将山川、河流、森林、大气、火焰等一切自然界中的场景放入到设计场景中，为我们的雕塑设计天色缯彩。

3.2.3 ZBRUSH在雕塑设计中的作用

虽然3DS MAX有良好的插件开放性和成像成型技术，但是，如果要设计更为复杂，人性化的雕塑就显得力不从心了，因此数字雕刻技术诞生了。这种新型的建模技术，容易操作，容易入门，更好观察。这种应用技术的出现，给艺术家们提供了一个全新的数字三维成型的可能。目前数字雕刻的主流软件就是ZBrush.

ZBrush三维雕刻软件，在环境和公共艺术领域得到了十分广泛的应用。这项技术不仅突破了传统三维建模的点线面而建模的局限，简单易用而且可以实现预览设计作品，大大提高了设计的互动性，更加提高了设计师的工作效率，在雕塑和浮雕设计中形成了一套新的实时互动的技术解决方案。（下图均为ZB制作的雕塑模型）

（注：图片来源于百度）

在ZB没有诞生之前，数字雕塑分为概念设计和数字实现两大部分，概念设计就是由艺术家绘制出草图和图纸，然后交给技术人员开始实现数字实现的过程，数字实现也包括了三维建模，材质设定，后期合成以及数控设备的操作等工程。然而大部分艺术家和设计师们都觉得数字技术太复杂，因而望而却步，导致了这两大部分不能更好的衔接，往往很多技术人员不能达到艺术家的概念要求。因为艺术家只用负责草图等一两项前期工作，而后续流程由于操作太过于复杂和漫长，所以设计师无法直接介入，只能由专门的技术人员来实现这个过程。这两部分的分离就会导致成品的视觉效果偏离了原先设计的风格。然后今年来出来的一些三维雕刻造型软件就在一定程度上解决了艺术家们介入视觉效果的制作流程的困难之处。

ZBrush数字雕塑相较于传统雕塑技法而言其优势主要有：（一）在雕塑设计的过程中，可以随时存档，容易调整；不受温度、材质等条件的制约；也可以在设计的过程中存储多个原始方案来修改。(二)易上手，只需要一个带有压感的数位板，和一台配置相对不错的PC就可以开始工作，ZBrush提供了上百种数字雕刻模式，还给我们提供了几十种雕塑材质。ZBrush还有遮罩、镜像、平铺等功能，方便各种类型的雕刻。（三）在传统雕塑中，我们要找到一个完美的角度是不容易的，但是数字雕刻技术可以让我们对雕塑进行360度的水平翻转移动，并且可以在不同的角度设置灯光和照明。这就方便了我们在不同角度观察和创作。

结语

通过研究我们发现，计算机技术在雕塑中的作用十分显著。尤其是在三维建模技术这块发挥着巨大的作用。在现在科技领域飞速发展的时期，我们在学习雕塑艺术的时候，也应该了解计算机图形图像，尤其是三维技术。将它们与传统雕塑艺术相结合，找到共同融合点，创作出更加美好的作品，才不会被时代所淘汰。

在完成这篇论文期间我也遭受到了很多的挫折，由于资料的稀少，也想过要放弃，不过在不断的坚持下，我也顺利的完成了这篇论文，我也学到了很多。这些都是宝贵的财富。想到这篇论文能给需要的人带来帮助，我就觉得值得了，因为我觉得电脑图形技术和传统艺术总会找到契合点，让艺术更加完美。

我想在今后雕塑发展过程中，三维建模技术在其会有着越来越重要的作用，它们的关系不仅仅是照相机和绘画的关系，它们之间有着很多的共同点，我们只要找到这么契合点，就有助于雕塑艺术的发展，而雕塑艺术也需要计算机雕塑这样的新鲜血液。而雕塑对于三维建模技术的未来发展也有着推动力的作用。

参考文献

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[8]陈建国。、，CAD三维建模技术的发展.http//https://www.360docs.net/doc/e02662934.html,

致谢

历时将近一个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导教师—王林老师！他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助我进行论文大纲，论文正文的修改和改进。另外，我也要感谢在校图书馆的老师给我提供了很多方面的支持和帮助。

感谢这篇论文所涉及到的学者和文献作者。本文引用了多位学者的研究文献，如果没有他们的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。

感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予了我很多素材，还在沦为的撰写和胚排版过程中提供热情的帮助。

由于我个人的学术水平有限，所写论文难免有很多不足之处，恳请各位老师和学友给予批评和指正！

刘喜

2015年4月14日于西南大学