数字雕塑研究

张育霖　詹楚宁

一、概述

澄江化石地是中国唯一的，也是亚洲第一个化石类世界自然遗产，被誉为“现代生物演化树之根”。借助数字雕塑来对澄江古生物化石进行数字化艺术创作，可以通过提取古生物的独特造型、动态、生存环境等来分析、创作，进一步认识古生物的丰富文化价值，用数字手段为古生物化石赋予“二次生命”，并起到弘扬世界自然遗产——澄江化石地古生物文化的作用。

（一）澄江古生物化石群概况

澄江市位于昆明市东南，属于云南省玉溪市。1984年7月，南京古生物研究所研究生侯先光在导师张文堂的指导下，在县城东部11千米的帽天山发掘出了古生物化石群。1987年4月，中国科学院南京古生物研究所副所长陶南 生在南京举行新闻发布会，正式宣布澄江化石地是中国的第43个世界自然遗产，同时也是目前中国唯一一个被列入《世界遗产名录》的化石类自然遗产，是目前全球发现的最集中、保留最完整、种类最丰富的早期寒武纪化石遗迹。

（二）数字化雕塑技术概况

在数字化时代，各种艺术形式和制作流程都和科技紧密联系，雕塑艺术也随着技术的进步而不断发展，人们将创新的科技手段和工具应用到雕塑创作中，每一次科技浪潮都让雕塑绽放出新的光彩，而这种新技术也造就了艺术的新发展。数字雕塑技术便是一个新兴发展的艺术创作形式，它依托于数字技术的发展，是科技理性思维与艺术感性思维结合的产物，同时也是计算机美术的分支。它利用计算机技术将数字造型技术与传统雕塑艺术相结合来创作雕塑作品，再加上3D打印技术的成熟发展，使数字造型从虚拟走向现实，它冲破了传统雕塑成型的方式，打破了雕塑艺术的现实限制。

数字雕塑的生命力在于通过计算机创建新 的雕塑形式，数字技术的发展也为艺术创作激起新的浪花。除了传统的雕塑形式，艺术家们还可以通过数字技术来创造出动态雕塑、虚拟雕塑等新的艺术表现形式。这些新形式的雕塑作品可以通过动画、虚拟现实等手段呈现，使观众能够更加直观地感受到作品的艺术魅力。数字技术的应用为雕塑艺术注入了新的活力，使得艺术创作变得更加丰富和多样化。数字雕塑技术的应用领域也越来越广泛，不仅应用在雕塑艺术领域，还在建筑、游戏、影视等领域发挥了重要作用。近些年，数字雕塑技术在数据平台、3D技术、互联网技术的共同推动下取得了迅猛的发展。

二、数字化雕塑的特征体现

（一）便捷性、准确性

数字创作工具不同于传统泥塑定好大形后修改需要费很大的精力，利用数字软件（如3Dmax、ZBrush、rhion、Blender等）在虚拟空间里建模和造型，利用计算机程序和命令，能够创造出多种不同的形式，并且可以随时对其进行调整和修改，在这个虚拟的领域中，没有任何实际的限制和空间的束缚，艺术家可以尽情地展现自己的想法，自由地进行创作。

计算机具有多种通用功能，其中包括复制、粘贴、镜像、后退和保存等，使用者可以轻松  地复制和粘贴文本、图像或其他数据，以便在 不同的位置使用，方便修改，节省时间成本。例如，在软件中完成雕塑作品时，可以利用现 成的模型作为自己的大形，或者利用现成的笔刷来丰富自己的创意，这与传统的雕塑相比很  大程度上缩短了塑造大形的时间，艺术家的工作效率得到了极大的提升，创造力得到极大的发挥。同时，在数字空间中只要拥有足够强大 的电脑硬件设施，在泥塑上无法雕琢的细节便  可以在软件中不断地放大细化，在软件中做到精微的塑造发挥。

（二）虚拟和现实的转换

数字雕塑显著的特性就是“数据化”，一个雕塑不再是一个可触碰的物体，而是一种可 存储起来的数据。数字雕塑是虚拟的，虚拟与 数据的组合成就了它的可复制性，可以在其中的任何一个形体相互穿插、叠加。因数据的关系，

艺术家可以随意控制形体的形状大小，并且3D扫描的逆向建模技术也让实体雕塑可以转化为虚拟数据存在，雕塑从一种实体变成了一种数据化的状态，这使得雕塑与计算机技术产生了联系。

三维数字软件是利用计算机生成的虚拟世界，通过模拟视觉和听觉感受，让使用者产生 身临其境的感觉。此外，计算機还能够在设计 公共艺术作品和大型城市雕塑等项目的初期提 供指导，并模拟现实的客观条件，通过打印软件，可以将文件转换为STL等3D打印设备支持的文件格式，并将其传输到打印设备上，从而实 现将作品逐渐转化为实体模型的过程。

（三）技术的突破

数字雕塑也突破了传统雕塑依赖泥、石头、木头等材料的限制，在虚拟的环境中利用数字技术来模拟现实生活中的泥、金属、玻璃、石头、生物质感等，用数字技术来雕刻就不会像传统的泥塑那样有着时间、空间上的限制，出现因保存不当干裂、巨大的雕塑难以移动的情况。在进行澄江古生物化石的创作时会出现很多细 长弯曲的形态与成片点状、片状的细节，这些怪异的形态利用数字技术可以更快、更方便地制作出实体。

三、数字化艺术创作过程简述

（一）以林乔利虫数字化雕塑制作流程为例

林乔利虫是一种奇特的海洋节肢动物，主要生存于约5.2亿年前的寒武纪前期，又称“始虫”。林乔利虫长度只有4厘米左右，总体呈现圆锥形，长有多条细长的触手，触手可以在浅海中用来攻击猎物并进行捕食。

在制作的最初要对用到的软件ZBrush、KeyShout有一定的了解，同时也要对所制作的物体有一定的认知。林乔利虫由头甲、体节、尾组成，头长，头前端呈刺状，11个体节每节大致相等， 尾部呈现扁刺状， 尾尖为尖锐三角，边缘长有细小长刺状结构。

第一步要制作出林桥利虫的大形，利用一个球制作头甲，插入多个Z球，制作出它的腿肢、尾，用圆柱体来制作前端的触须。在制作过程中，用遮罩、曲线弯折、移动轴、移动笔刷等工具做出触须的形态。第二步利用ZBrush 中的Clay、ClayBuildup、DamStandard、ContrastTarget、Move等笔刷来进一步对大形进行雕刻，在制作触须时因其形态细长需要边布线边制作其形态。在这一步时，要对模型的布线进行处理，将模型中杂乱的布线变得整齐，更加贴合模型表面的形状，并使模型没有未封闭的孔洞， 这里要用ZRemesher、Dynamesh工具来进行合理布线， 让点、线更贴合模型表面，并在几何体编辑下用修改拓扑中的封闭孔洞来为模型修补。第三步是制作细节，模型中凸起的斑点部分，是利用Alpha进行贴图制作，林乔利虫触须上的多处插入了小零件，头甲处的细节利用表面中的噪波进行制作，上面不规则的起伏使用灯箱—噪波中的Noise10制作。

在制作完成后，模型的面数会非常大，这会对3D打印不利，此处需使用Z插件中的抽取（减面）大师来减少模型面数，再用3D打印工具导出STL文件。如此，ZBrush中所需要 制作的部分就做好了。

第四步是将ZBrush文件导入渲染软件 KeyShout中。在ZBrush点击渲染—KeyShot便 可直接导入KeyShout中。第五步是为模型添加所需材质。软件KeyShout 自带材质包，直接使 用它的材质包选中所需材质球将其拖到模型的 位置，点击已附着于模型表面的材质球，便可 更改材质的参数将材质数据调整到所需的程度。第六步是调整背景环境。点击环境—地面，打 开地面阴影、地面反射、整平地面，导入所需背景图，将模型置于一种特定的环境中，也可以将背景设为单色。第七步是调整灯光。点击环境—Studio，在这里选择所需要的灯光设置，将灯光拖入背景中并在环境中调整灯光的位置、大小朝向。第八步是渲染出图。在所有的渲染调整好后，点击相机—新增相机—渲染，调整要渲染图像的分辨率、调整采样值，点击 Monitor—添加相机—选中需渲染的图片—点击处理Monitor，开始渲染至完成。

（二）刺裂眼虫数字雕塑艺术创作

本创作选取的是澄江化石博物馆中展出的刺裂眼虫化石。刺裂眼虫是三叶虫下的一个种 属，主要特征表现在它的背壳构造，其头部中央有一个突起的“头鞍”，可能是安置脑的处所，头鞍上有瘤斑附着于表面，头鞍左右有着对称 的眼睛，眼睛一圈有着一条较为深的沟，此沟 名为“面线”，口两侧有许多细小而分节的附肢，其背部長有许多尖刺，部分尖刺分布于眼部，其背部、胸部附着很多节，一节覆盖着另一节 以此类推连接起来进行活动，尾部的边缘附着 许多尖刺。

作品润系列之《拥》，找到寒武纪时期具有代表性的、有特点的适合转化为数字雕塑创作的古生物作为原型来进行创作，以刺裂眼虫为主体提取其关键形象，并将其各个部分转化为3D模型，根据化石原本的形态、动作将其改动，依然保留了化石本来聚集蜷缩的形态与其头部的形象、附着在其头甲表面与背部呈现斑点状的尖刺、背部的部分结构、尾部结构，根据造型为其增加了一段脊骨，脊骨连接着头、尾，由此暗示古生物与我们的联系、演化，将两只刺裂眼虫紧紧拥抱在一起，呈现一种生命之初近似圆润的状态。

（三）《激流》抗浪鱼数字雕塑艺术创作

云南省玉溪市的抚仙湖是一个独特的地方，这里有一种特殊的鱼类在此繁衍多年，名为抗浪鱼。抗浪鱼的鱼汛期在每年的立春至立秋，因为此鱼的鱼卵具有黏性，需要黏附在沙石或岩礁上。抚仙湖湖深， 只有湖岸具备这种条件，所以每当春回大地雨水落地后，它们便从深水中游到岸边浅滩，成群结队地在石岩、礁头上产卵。

以抗浪鱼的生存环境为线索寻找参考素材，提炼关键元素并具体将各个部分转化成3D模型（比如鱼的身体构造、头骨、鳃盖以及鱼的鳞片转化为硬质金属，鱼内脏转化为不断运行的机械马达，水草部分的枝干转化为机械关节，叶子部分则变为软质材料）。而抗浪鱼为了生存，生生不息的精神可以联想到当地人们为了美好生活不断奋斗的模样（在不停歇的工业进程中劳动人民远离家乡，不断在城市里奋斗的顽强不息的精神）。所以作品使用了工业机械结合的表现形式，并且尝试让繁杂的背景衬托主体，将造型添加少量的飘逸水草。为了群鱼的生动效果，精细完成单个鱼后复制移动，参考现实中鱼在水中的曼妙游姿调整每一条鱼的动态。完成鱼和水草部分的主要造型后制作符合情景的底座。模型导入渲染软件，后期加工选择符合主题的材质效果，调整场景光线照射角度。各个部分调整好后， 渲染完成效果图。

四、结语

研究以澄江古生物化石为原型创作的数字雕塑是很有意义的，澄江古生物化石群本身就是迄今为止地球上发现的分布最集中、保存最精美的动物化石库，被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”。同时这也是数字雕塑很好的创作题材，创作者需要兼备古生物基础知识、对雕塑有着深刻的理解与感悟、在数字雕塑艺术的审美上有着独特见地。多种知识体系的掌握表达，在此有很大的发挥空间。古生物的数字雕塑创作这个独特的领域，涉及珍贵的古生物的再现。对于古生物的再现我们可以通过3D扫描、3D软件制作、3D打印等一些3D技术复原，使古生物可以在虚拟的世界中活灵活现。这可以让人们在了解古生物知识的同时了解数字雕塑，增加古生物知识的同时让人意识到数字雕塑在古生物呈现上起到的作用。在以古生物为素材的进一步创作中，利用数字的形式加以设计也重新赋予了其新的形象，这种新形象使古生物再一次获得了新的生命力，这个领域同时具有艺术、文化和经济开发的潜力，对此加以开发可以融入艺术展览、博物馆的文创、博物馆呈现古生物的方式，同时还可以用数字雕塑的形式增加人们对古生物的兴趣，利用数字雕塑实现古生物的“再现”，更有利于传承、发扬澄江古生物文化和提升古生物传播的综合影响力。

基金项目：2022 年国家级大学生创新创业项目“澄江古生物化石雕塑艺术创作实践与研究”研究成果，项目编号：202210690002。

[作者简介]张育霖，女，汉族，辽宁大连人，云南艺术学院本科在读，研究方向为雕塑。通 讯作者：詹楚宁，女，汉族，福建福州人，云南艺术学院学院本科在读，研究方向为雕塑。