核心置换

刘寒

摘 要：无论作为高考美术的必备科目，还是进入艺术设计院校的专业深造，作为造型训练手段，素描课程已经具备比较完整的教学理论和实践手段，但是，随着数字艺术设计专业的不断设置和拓展，依托三维数字软件为基础的专业课程，逐步形成适应自身专业特点的教学方法和训练规范，因此，客观上对置于前导的素描课程实施，提出了新的设置和要求。通过提取三维数字造型中的核心概念、术语和规范，通过系统的课程内容置换，转化两者机械“硬接”带来的专业知识不兼容，从而设计由“像素”逆向“铅笔”的素描课程。

关键词：三维数字造型；素描课程；逆向设计

检 索：www.artdesign.org.cn

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1008-2832（2016）12-0143-03

The Core Replacement：Sketch Course Based on 3D Digital Software to Reversal Design

LIU Han（Shenzhen Polytechnic， Shenzhen 518000，China）

Abstract ：Whether as a necessary subject of art college examination， or professional studies in the Art Design College， Sketch course already has a very complete teaching theory and training method， However， with the development of digital art and design，continuing to expand and upgrade， Based on the 3D digital software skills courses gradually formed new teaching methods and training specification， So we have to change sketch course， Repalce both core and set the new contents of the sketch course， Remove "Blunt Connect" and build a new bridge that connect pencil and pixel.

Key words ：3D digital modelling； sketch Course； reversal design

Internet ：www.artdesign.org.cn

一、素描课程置于三维数字造型课程前导的作用与局限

目前，国内艺术设计院校和专业，尤其是数码动画、游戏设计等方向，普遍开设基于三维数字造型的必修课程，除要求学生掌握复杂的操作命令外，还需要借助被称为“美术功底”的绘画能力作为支撑，获得更高质量的三维数字造型成品，因此，专业课程的初始端设置阶段，通常会引入素描作为前导课程，强化学生对空间结构和纹理质感的理解与表现，有效增加其在艺术设计领域发展应具有的能力半径，为后续三维数字造型训练做充分的预备。

素描作为造型训练手段而言，仍具有普遍的适用性和实用性，但依托三维数字造型的艺术设计课程，如数字游戏、工业产品设计等后续课程而言，两者在美学法则和视觉规律上存在“表面”交集，无法消除它们之间形式、内容和功能上存在的“内质”差异，仅为延续学生的所谓“美术功底”，而在前导课程中“硬接”素描课程，很难获得在纯艺术培养方向上出现的效能俱佳结果。从实践的流程方式，功能的应用领域来看，物理真实与数字虚拟之间“由铅笔到像素”的属性差异，必然形成了素描课程与三维数字造型课程之间泾渭分明的界限。所以，将三维数字造型中的常规概念、原理和术语，逆向设计到前导素描课程中，将两者在造型上的核心作为关联节点，并对素描课程的指导思路、项目单元和训练方法进行重新设置，使逆向素描课程能为学生进入三维数字造型的学习获得具有“无缝”对接的实效。

计算机图形图像技术的发展，三维数字造型软件持续升级，所能扩展的行业类别和细分级别在不断增加，形成数字艺术设计生产领域全新的制作规范，出现了大量类似“建模布线”“材质贴图”等不同于以往素描造型概念上的术语，也正因此，如果素描课程照搬原有描摹石膏、静物的训练模式，容易出现后续三维数字软件学习与前导素描课程在形式上的“理论衔接”，却无法消除两者因属性差异而固有的“实践断层”，其结果容易出现以下两种极端情况：

一是认为素描课程教学内容，相对于三维数字造型教学毫无作用；二是学生既有的“美术功底”，无法转换为三维数字造型中的持续优势。

如果素描课程教学没有实际作用，无疑是课时资源一种浪费，学生接受素描课程教学，即便画功和画质上能有所提高，但如果不能延续到三维数字造型中，转化为学习的兴趣和信心，甚至出现“畏难”和“倒退”，从积极性角度来说，无疑是一种损耗。

二、三维数字造型的核心

三维数字造型基于三维数字软件作为工具，运用命令技术和操作技巧，结合视觉规律和美学原理，实现对立体数字对象的生成与编辑，它是进入后续数码动画制作、建筑效果图表现等专项课程的基础。通常由基础的技术命令和操作技巧两个部分组成，前者相对来说比较“死板”，通过技术命令的讲解和操作，掌握和熟悉软件工具的规范使用，一般来说，掌握命令技术是前提和根本。常见软件工具有3dsmax、Maya、ZBrush等等；后者则更多需要通过经验的积累与完善，转化为灵活的运用，最终，取得作业结果在效率和效果上的最大优化。

不论哪种三维数字造型软件，或者技术技巧实现，建立模型和编辑材质是必不可少的基础模块：如果没有模型和材质作为视觉的呈现载体，关于灯光设置、虚拟像机、绑定蒙皮、动画调节和渲染输出等流程便无从谈起，所以，模型建立和编辑材质作为三维数字造型的核心，这一点，从通行的三维数字造型的教学、教材编排上，无一不是把模型建立和材质编辑设置在流程首位。

三维数字造型是以命令参数方式描述物体的体块结构和纹理质感，这与使用铅笔在纸上运用透视原理和绘画技巧进行造型方式截然不同，因此，素描课中原有的常规概念将弱化，甚至消失，如素描中通过线条明暗表现静物的体量感；三维数字软件则通过灯光直接依照模型顶点空间关系自动计算精准的光影效果，不用处理所谓的素描调子，反过来，在三维数字造型中创建模型，注重Vertex（顶点）、Edge（边线）、Polygon（多边形）的灵活运用，讲求合理安排布线流向；质感的实现则注重对不同贴图类型和材质参数的灵活运用，有着与素描课程完全不同的核心。

三、两者核心的提取与置换

建立模型和编辑材质是三维数字造型的核心，要使素描课程能为三维数字软件课程做好前导铺垫，建立模型和材质贴图就必须被导入到素描课程，培养学生三维数字化的“可编辑”动态思维，替换原有素描课程中“可再现”的静态思维。

从建立模型方面来说，顶点是模型表面的最小单位（图1A），通过增减其数量或移动相对位置，使模型外观随之发生变形，即“顶点编辑变形”，这里所说的“变形”与“其实就是运用造型的语言变自然形态为艺术形态”的创作形式有所区别，它仅限于在顶点数量和位置变化上的操作手段。在素描课程中引入顶点编辑概念是非常必要的：以素描课程石膏立方体训练为例，构成立方体的8个顶点在移动相对位置（即不进行Cut切割或Attach附加）的情况下，能够变成长方体、平行四边体、梯台、斜切体等多种几何体态（图1B）。依据水平思考法，引导学生推敲“可编辑”几何体组合在相互位置、比例上造型方案的多样性（图1C），从而“提供创新思想的一种构成过程，一种分析形体相互关系的手段，一种获取视觉平衡的方法”，转换原有描摹几何体外观的静态再现思维，初步建立学生顶点编辑变形的动态再造意识，从而为后续使用三维数字软件建模模块，实现各种复杂造型提供预演，学生使用3dsmax软件标准几何体进行编辑制作的生物造型（图1D）。

其次，三视图绘制是培养学生认识平面维度转向立体三维的重要手段。三维模型顶点依据三视图的辅助，在虚拟空间中被准确定位，使得由顶点生成的多边形准确无误并逐步生成既定的设计方案。逆向设计的素描课程要求学生绘制三视图：即从对象物体的正、侧、背等正交角度确定结构高、低点的对应空间位置，强化学生对于正确锁定顶点坐标生成立体模型基本规律的常态认知，训练立体到平面再到立体的空间转换意识，学生根据石膏头骨实物绘制的正交视图稿件（图2B），在后续三维数字软件课程中，参照正交视图的顶点定位，还原具有复杂曲面的头骨三维立体模型（图2C）。

最后，需要强调的是随着三维模型的顶点增加，模型表面细节会逐步细腻丰富，必定会大量占用计算机解算资源，导致运行速度缓慢，换句话说，一块柔滑的曲面通过铅笔在纸上能轻易实现，而顶点分布过于密集的曲面模型，甚至会导致计算机无法完成解算而软件崩溃，因此，为了适应在控制顶点数量前提下，完美表现模型结构细节的双限要求，不可避免提出Key Line（关键线）和Fill Line（填充线）结合使用的布线概念：即运用Key Line按照对象造型特征精准分布，“卡住”对象表面的关键体块转折生成Ploygon（多边形）表面，并根据计算机运算能力和模型精度，逐级增加Fill Line填充线细节，在模型精细程度和计算机运算速度之间获取最大的平衡，不再进行素描结构的光影练习（图3B），而是精确的控制顶点位置“卡住”Key Line，将造型主要结构特征表现出来，再通过Fill Line添加逐步塑造更多顺滑表面细节（图3C），构成具有三维数字属性的“布线造型”，“预热”学生在三维数字软件中合理运用多边形，创建复杂表面模型的流向组织能力（图3D）。

从材质编辑方面来说，以传统素描静物写生训练为例，光线作用下物体色彩、肌理和反光等成为表达不同质感的要素，面对静物呈现的繁杂视觉信息，尤其绘画功底稍差的学生，往往疲于在画纸上涂抹表面“光影调子”，却始终难以准确的将质感表达到位，不仅如此，“线条”“明暗交界”等素描常识与三维数字软件的材质编辑之间几乎没有关联，材质编辑目的在于模拟物体表面的物理属性，具体则表现为通过控制Diffuse（漫反射）、Specular（高光）、Opacity（透明）、Bump（凹凸）、Reflection（反射）和Refraction（折射）等贴图参数，实现木质、石材、金属、玻璃、陶瓷和塑料等不同物理属性的质感，完成编辑“一键”赋予对应的目标三维模型，迅速获得非常真实的质感渲染效果。

如此一来，原有素描训练中绘制质感的思维方式便不可避免被改变，因为从三维数字材质编辑角度来看，质感已经被拆解成漫反射、高光、透明度、反射和折射等不同物理属性上的描述。

举个例子来说，金属的质感通过以下描述表现：漫反射为深灰，具有较强高光，不透明，无折射，有反射。而布料则描述为：布料漫反射为白；具有微量高光；不透明；无折射和反射。

运用三维数字软件材质的贴图分项图示思维，指导学生认识釉罐质感：绘制三张不同贴图图示（图4 B、C、D），按照图4B显示漫反射图示，迅速完成“平涂”黑白Diffuse贴图（图4B）；再依照图4C灰度级别（白色为全值反射，黑色为无反射）添加釉罐表面的Reflection贴图效果，完成釉面反射的深浅变化（图4C），最后根据图4D增加Specular曲率级别，擦出高亮效果（图4D），简单的三个步骤实现釉罐质感，而原有素描静物写生的明暗调子等，将不再是训练目的。

绘制石膏水壶，学生可以同样按照贴图分项图示，准确归纳其不同于釉罐质感的物理属性，只需要将图5B部分Diffuse调为浅灰白色；修改图5C部分Reflection强度为黑色，即没有表面反射变化；按照图5D部分大大降低Specular高光曲率级别，擦出石膏大面积亮白区域，就能轻松地画出石膏水壶质感（图5B），由于分项图示思维方式具有贴图层积共性，所以，石膏水壶替换为图4中釉罐的B、C、D贴图图示进行绘制，便能顺利将其转变为釉质水壶效果，轻易实现相同造型的质感移植，建立学生对于不同质感的编辑表达意识。

囿于非纯艺术类素描课程设置的课时限制，以及三维数字造型工具自身拥有独立照明和渲染模块，传统色彩课程的一般原理和方法，几乎通用于以Photoshop、Painter为制作工具的数字绘画课程，因此，再设计的素描课程中涉及色彩部分，仅将其转化为灰度信息加以提示。

通过提取三维数字软件建立模型和材质编辑所涉及的概念和要点，将其分解为由顶点编辑变形、形变几何体组合、三视图绘制、布线造型、贴图分项图示、质感移植、静物叙事表达构成的，具有动态编辑属性的逆向设计素描课程，真正建立前导素描和后续三维数字软件两者，对于体块转折、空间造型、肌理质感核心知识方面的紧密联系，使学生能够在画室内理解并适应逆向设计素描内容，续而在计算机房中发挥出三维数字软件的实践潜力。

四、逆向设计素描课程作业评价标准

课程作业是对于教学实施效果最直观、最有效的反映，因此，课程作业评价标准的制定、实践和反馈是直接涉及修正和完善课程设计的关键。

基于以三维数字造型教学为后续的前导素描课程逆向设计，其作业评价标准与传统素描课程依据构图、空间透视、明暗关系、光影层次等等作为衡量指标，两者存在较大的专业属性差异，因为，目标指向三维数字造型应用的设置前提，客观决定了逆向设计素描课程的作业评价标准会随之转变为依据诸如几何体的形变与组接、体块布线与构成、质感的拆解与表达、质感的移植与再造等等，一系列符合三维数字造型、图形构成规律和思维模式训练的度量考核。

首先，从作业评价目标来说，通过前置逆向设计素描课程，结合完整的课程内容和结构，使学生在系统的实践训练项目中，接收并建立起对于三维数字造型概念原理、基本规范的关键信息和思维模式。

其次，从作业评价方式来说，对基于线条、明暗、光影等等“流程化”“一站化”成型传统素描作业的评价方式，不适用于逆向设计素描课程作业评价方式。取而代之的是顶点位移、质感拆解等“单元化”“模块化”作业结果的多样评价方式。作业的优劣不再取决于画面线条、明暗、光影等处理技巧，而是置换为三维数字造型的模块与操作规范，将顶点变换、体块拼合、布线流向、关键线与填充线和多种贴图类型等等单元节点，贯联并映射到学生作业的过程和结果，使之在全新的考核目标中，继承原有传统素描训练累积的技能优势，同时，有限学时内建立逆向设计素描认识体系，以适配后续三维数字造型教学的快速、有效开展。

最后，从作业评价结果来看，可以帮助教师了解教学目标的实施状况，通过检查和分析课程作业，准确掌握学生的实际学习效果。比对上表列举的两者对应关系，检索学生受课过程中出现的问题和缺陷，从而快速进行目标性准确的反馈和解决，这个过程也能促进对于课程设计本身的持续完善，激发更具效能的设想和改进。

五、结语

传统素描课程通常“习惯性”放置在艺术设计相关课程体系的最前端，这种“硬接”方式使得“表面”相关的课程之间，在实际操作的过程和结果上产生不可调和的“硬伤”，不但使素描课程本应有的作用发挥不出来，也使三维数字造型课程，因此，整理、归纳和提炼三维数字造型中的核心要点，通过逆向设计而分解为素描课程的新概念、新项目和新训练，兼顾学生传统素描基础能力和实训环境，在课程思维和内容上的重新组织和设计，形成为更有效的素描单元训练，为其进入三维数字造型课程学习做好提前认知。这种由后续课程核心分析来置换前导课程核心的逆向方式，使得素描课程和三维数字造型边界两端，能够建立起通贯、顺畅、有效的“核心”桥接，保持素描课程在基于三维数字造型作用拓展性与持续性。

注释：

① 孙立军，钱明钧. 影视动画素描技法[M]. 北京：中国轻工业出版社，2003.1：92.

②（美）金伯利·伊拉姆. 设计几何学：关于比列与构成的研究[M]. 李乐山 译.北京：中国水利出版社，2003.8：101.

参考文献：

[1]（英）爱德华·德·博诺. 水平思考法[M]. 冯杨 译. 太原：山西人民出版社，2008.

[2]（美）罗伯特·贝弗利·黑尔. 素描基础[M].朱岩 译. 北京：中国青年出版社，1998.

[3] 姚英华 编著. 数码设计素描[M]. 北京：清华大学出版社，2012.

[4] 徐俊. 基础课程的专业化研究——以三维游戏美术造型基础课程为例[J].艺术与设计（理论），2009（10）：208-210.