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数字雕塑技法与3D打印

数字雕塑技法与3D打印

作者:
张盛
语言:
中文
作者:
张盛
语言:
中文
出版社:
清华大学出版社
ISBN:
9787302514961
页数:
359
格式:
pdf

内容简介

  本书以简练易懂的语言和雕塑创作的思维讲解ZBrush、Marvelous Designer、KeyShot等数字雕塑的技法,并深入讨论数字雕塑的特征与新的可能性。技法章节配有高清中文教学录像,扫描书中二维码即可观看,方便读者反复观看学习,极大地提高了学习效率。本书还深入讲解了3D打印技术与CNC雕刻技术,并以丰富的雕塑创作案例介绍其在架上雕塑、大型公共雕塑项目中的应用,是一本难得的数字雕塑教材佳作。
本书是知名数字雕塑家张盛倾力所著,希望本书能成为传统雕塑家学习数字雕塑工具与创作方法的领路灯。本书适合所有从事雕塑学习和创作的雕塑家、学生、雕塑爱好者、手办创作者。

作者简介

  张盛
数字艺术家、青年雕塑家。SIGMA艺术小组成员。
毕业于四川美院,2003年任教于四川音乐学院美术学院至今。国家艺术基金“3D科技写实雕塑人才培养”项目特聘教授。
2000年开始使用数字技术进行创作,作品在国内外参展,多次获奖。著作有《ZBrush 3高精度模型制作实战技法》;网络课程有《ZBrush4中文角色案例教学》《张盛ZBrush数字雕塑简明教程》等,传播甚广,在国内雕塑界和CG界产生了较大影响。

精彩书摘

  第1章
雕与塑,从传统走向数字
科技是第一生产力,科技推动了社会的发展。在近100年的时间里,我们看到了科技的发展是如何影响和改变传统艺术与新艺术的。从黑白无声电影到彩色有声电影再到有华丽特效的科幻电影;从留声机到磁带再到MP3和智能音乐手机,科技一步步地发展、一步步地改造电视、电影、音乐等艺术的形态、载体和传播方式,同时也影响着艺术家们的创作思维,不断提升这些艺术的创作自由度和高度。看看艺术的历史,会发现也是一样的进程,每一次艺术革命都和新技术、新材料的诞生有直接的关系。从丹培拉到油画材料的发明,工业化管装颜料和印象派的诞生,工业印刷和波普艺术,电视机和多媒体艺术,尽是如此。那么在雕塑艺术领域,科技是否也会产生较大的作用呢?我想答案应该是肯定的。作为代表着当今时代最高科技之一的计算机数字化技术也应该为雕塑创作所利用,转化成推动雕塑艺术探索和发展的重要动力。在我国雕塑界,相当长的一段时间里,很多雕塑家有意无意地在躲避科技对自己的影响,可能是对科技刻意地保持谨慎审视的态度,可能是当代艺术对技术越发的轻视,也可能是因为不了解。不管出于什么原因,计算机作为当今人类最高科技智慧之一,如果不能用最先进的科技作为雕塑艺术发展的动力,这必将是一个巨大的损失。今天,由于计算机3D软件已经发展得相当成熟,加之
数字雕塑技法与3D打印2 3D打印技术和CNC数控精雕成型设备的出现和快速发展,传统的雕塑艺术正面临一场新的技术革命,即利用计算机数字3D软件制作数字雕塑数据,然后使用3D打印机或CNC雕刻设备制作出雕塑实物的“数字雕塑”创作方式已悄然出现,并且正在被国内外少数雕塑家使用着。这种全新的雕塑创作方式将带来全新的雕塑创作体验,新材料、新工具和新语言为雕塑创作带来巨大的新的可能性,也将为雕塑艺术注入新的活力。一些雕塑家,如王培波先生等在20世纪90年代已经开始使用Photoshop和3ds Max技术制作雕塑效果图,进行雕塑的辅助设计,实现了雕塑创作的部分数字化。而现在,雕塑家完全可以使用3D软件直接创作雕塑作品数据,并由数据加工成实物,这是两个不同的概念。这里要强调的是,数字雕塑不仅仅是一种雕塑放大和建造实施的手段,也并非指雕塑效果图制作,而是一种数字化创作的手段、材料和工具,它不仅用于雕塑辅助设计,还被用于雕塑的塑造与后续加工生产,全程影响创作过程和创作结果。可以说数字雕塑是一套全新的雕塑创作和加工制作的方法。目前数字雕塑技术在雕塑的生产上正在产生颠覆性的革新,在创作上也将产生深远影响。近几年,国内雕塑界对数字雕塑开始给予更多关注和讨论,一些雕塑家开始学习并尝试运用数字雕塑的技术优势进行公共雕塑的设计和建造,也有一些雕塑家直接使用数字软件创作雕塑。下面按照发生的时间顺序,将近年数字雕塑在国内发生的一些事件和重要实践进行一个简单的梳理。1. 2008年的Autodesk“数码石雕展”2008年夏,由唐尧策划展出的“数码石雕展”在北京今日美术馆开幕。美国著名雕塑家布鲁斯·比斯利、乔恩·伊舍伍德、罗伯特·史密斯;中国雕塑家王中、史金淞、李晖、李 震、李怀骥等作品参展。这是我国第一次正式举办的数码雕塑展。在开幕致辞中,唐尧先生说:“毫无疑问,数码技术正在成为人类当代生活最活跃、最重要的技术手段,它已经庞大到笼罩并颠覆了我们整个的生活:书法的毛笔和钢笔被键盘取代;邮寄信件的历史被E-mail和QQ终结;柯达和富士胶片被数码相机挤出了市场;加上铺天盖地无所不能的网络……如此来势汹涌的数码技术不可能与艺术无关!……未来世界或许是用数字创建和管理的世界。毕达哥拉斯说上帝是数学家,从这个意义上说,数码技术正在使我们接近造物的秘密与狂喜。”图1.0.1所示为展览开幕式现场策展人、艺术家和嘉宾合影。2.2013年中国美术馆“来自苍穹——王开方当代数字雕塑个展”2013年9月跨界艺术家王开方在中国美术馆举办个展,为中国美术馆首个当代数字雕塑展。共展出3个系列的9件数字作品,全部以24K金表现,采用国际前沿的3D打印技术及逻辑学、数学、立体几何学等多学科应用,表达磅礴、神奇、万物互联、天人合一的当代东方宇宙观。展览作品和现场如图1.0.2所示。3.2014年龙翔《人体雕塑3D模型放大透视矫正软件》获得国家专利由著名雕塑家龙翔主导研发的雕塑数字辅助造型软件《人体雕塑3D模型放大透视矫正软件》获得国家专利。通过数字技术解决雕塑空间尺度和视觉形变的问题。
第1章 ??雕与塑,从传统走向数字3 4. 2015年朱尚熹数字雕塑一日展著名雕塑家朱尚熹一直在深入研究数字雕塑,近几年朱先生一直尝试用数字雕塑工具进行写生和创作,积累了丰富的经验,相关论文也很多,为数字雕塑在中国的传播、实践和发展起到了非常重要的作用。朱尚熹在2015年9月中国长沙国际雕塑文化艺术节现场举办“朱尚熹数字雕塑一日展”。该展展出了朱尚熹3件新创作的小尺寸数字雕塑作品,每件高10cm左右,数字建模创作,CNC雕刻,铝合金材料,表面氧化着色。展览虽小,但像一个数字雕塑的宣言。朱尚熹说:“雕塑的数字化进程已经实实在在地在我们身边发生,它已经到来。现在的问题是我们有相当多的雕塑同行还在犹豫和怀疑。我在此呼吁我们的雕塑青年们,你们已经浸泡在了数字化时代,不要回避雕塑的数字化问题,而且应该努力去适应。数字化的最大优势是提高我们的雕塑创作与制作的效率,改变我们的创作与制作的方式、工作环境,使之更加绿色。关于雕塑的数字化问题,中国雕塑界有乐观与悲观的对立思考。我个人的观点是,数字化仅仅是工具,它并不能改变雕塑的本质,雕塑永远是雕塑。”展览作品如图1.0.3所示。5.张盛的数字雕塑视频课程在雕塑界产生反响张盛于2008年出版数字雕塑建模技术专著《ZBrush 3高精度模型制作实战技法》以及在2011年录制的ZBrush数字雕塑课程视频在国内广泛流传,在雕塑界引起较大反响,成为众多雕塑家学习数字雕塑技术的启蒙教材。2015年张盛创作图 1.0.2图 1.0.1
数字雕塑技法与3D打印4 《茧》系列数字雕塑作品,在上海、苏州、成都等地展出,2018年该系列作品在第6届四川省青年美展上获最高奖。2016—2017年张盛受钱绍武文化艺术中心邀请,用数字雕塑技术协助和参与著名雕塑家钱绍武先生的公共雕塑创作。图1.0.4所示为张盛在钱绍武文化艺术中心参与主创的太湖石系列公共雕塑 作品。6.何力平的数字雕塑作品2015年笔者在著名雕塑家何力平先生的工作室看到了何先生的数字雕塑作品,创作的是何母的肖像,那应该是何力平第一件完整的数字雕塑作品。看到时还是数字稿,尚未用打印出来。之后何先生不断尝试用数字雕塑技术创作架上作品和公共雕塑作品,成果颇丰。图1.0.5所示为何力平的数字雕塑作品《黑暗与自由》。7. 2017年3月隋建国的“肉身成道”佩斯北京个展著名雕塑家隋建国的《手迹》系列作品的呈现也大量借助3D扫描和3D打印技术。将高10cm左右带有艺术家指纹的泥塑作品完美放大到几米的尺寸。隋建国在接受图 1.0.3图 1.0.4图 1.0.5
第1章 ??雕与塑,从传统走向数字5 的身体,然后粒子化,之后置入同样粒子化的流体场中,通过计算流体力学的算法和计算机指令模拟熔岩在自然界中无数可能的变化,变化中形象和流体环境之间的自动随机关系,促使诸多完整的独立形象逐步发生形变。图1.0.7所示为展览现场的作品《境象》。图1.0.8所示为展望作品《隐形》中的数字雕塑模型数据。9. 2017年6月邓威“红色记忆——数字雕塑作品展”数字雕塑家邓威的“红色记忆——数字雕塑作品展”在大连美术馆举行,展出邓威近年来创作的近30件红色主题雕塑作品。邓威先生在2014年先后出版《水晶石精品讲堂:采访时被问道:“您这次的作品运用了3D打印技术,您是如何看待当代艺术与新科技关系的?”隋建国这样说:“我觉得当代艺术是借助工具进化的,3D打印技术其实就是人类最新发明的一种科学工具……接下来我还会延续这个思路继续将这个系列进行下去,未来可能会有更深入的研究,继续进行一种艺术与科技的碰撞。”展览作品如图1.0.6所示。8. 2017年6月展望的个展“境象”著名雕塑家展望个展“境象”于2017年6月25日在上海龙美术馆(西岸馆)举办,策展人由森美术馆馆长南条史生担任。展望的创作团队大量使用数字技术进行创作。作品用3D扫描艺术家图 1.0.6图 1.0.7图 1.0.8
数字雕塑技法与3D打印6 ZBrush雕塑艺术完美呈现》和《数字肖像雕塑》两本专著,在数字技术的传播推广上做出了重要贡献。图1.0.9所示为邓威作品《聂荣臻和日本遗孤》。10. 2017年7月霍波洋个展“规矩RULES”著名雕塑家霍波洋个展“规矩RULES”7月28日于蒲扇艺术空间举行。在展出的作品中,大量新作使用3D建模和CNC直接加工金属成型。图1.0.10所示为展出的作品《酒家-2》。11. 2017年12月“全国高等艺术院校数字雕塑教学研讨会”在西安美术学院召开“全国高等艺术院校数字图 1.0.9图 1.0.10雕塑教学研讨会”暨“2017中国·西安数字雕塑作品展”于2017年12月22日在西安美术学院举行,来自全国的10余所高等艺术院校的专家学者齐聚西安,共同探求艺术与科学交融的新思维、新方法,开启雕塑艺术创作的新方向,这标志着数字雕塑已成为显示时代特征的重要学科方向。笔者也应邀参会。1.1 数字雕塑创作的过程如前所述,数字雕塑是指雕塑家使用计算机数字化三维软件制作数字雕塑数据,然后使用CNC设备或3D打印机等数字化成型设备制作出雕塑实物的雕塑作品。数字雕塑的创作工具有计算机、3D软件、数位板、VR设备、CNC精雕机、3D打印机。数字雕塑的材料是3D软件中的“数字泥土”和用于打印或精雕成实物的木材、金属、石材、树脂、塑料等。数字雕塑创作过程可以分为两类,如图1.1.1所示,一类是半数字化的创作流程,即有泥塑参与创作的流程。雕塑家先制作一个小尺寸的泥稿,然后经由3D扫描仪扫描成数字模型,然后在3D软件中对雕塑模型进行深入塑造直到完成,最后再由雕塑工厂的CNC大型设备加工出数米高甚至数十米
第1章 ??雕与塑,从传统走向数字7 高的雕塑作品。另一类是纯数字化创作流程。即雕塑家直接在数字雕塑软件中进行创作,制作出数字雕塑的数据,然后交给CNC雕塑工厂或3D打印公司制作出雕塑实物。整个过程不再使用泥土等传统雕塑材料和工具。之所以称为数字雕塑,就是特指使用计算机数字3D软件制作的雕塑作品。数字技术直接参与雕塑的创作塑造阶段,而并非只是加工生产阶段。如果第一类中雕塑家直接做出雕塑泥稿成品,3D扫描后没有使用3D软件进行再创作,而是扫描后直接进行CNC或3D打印,那么这种创作也很难称为数字雕塑。图1.1.2所示为朱尚熹作品《母子》的创作过程,这件作品采用了半数字化的创作方式。图1.1.3所示为笔者使用纯数字化创作的过程,雕塑直接在3D雕塑软件ZBrush中制作完成,全程没有使用传统的雕塑工具和材料。将传统雕塑创作流程 (以泥塑为例)(图1.1.4)和数字雕塑创作过程相比较,不难看出之间的差异:①在制作大型雕塑作品时,使用数字雕塑的流程就会省去制图 1.1.1图 1.1.2图 1.1.3图 1.1.4
数字雕塑技法与3D打印
作1∶1 1泥塑的环节,省时省力,节约制作费用,作品尺寸越大优势越明显;②数字雕塑可以无泥创作,用的是虚拟的数字泥土作为材料,新材料提供了新的可能性。
1.2
与数字雕塑相关的新技术
大部分雕塑家和雕塑创作者对数字雕塑及其相关的事物还都比较陌生,所以首先了解一下数字雕塑创作过程中用到的几项新技术。
1. 3D D建模软件
计算机数字图形图像软件基本上可以简单分为两大类,即2D D平面软件和3D D图形软件。比如,Adobe Photoshop 就是2D平面软件,而Autodesk 3ds Max x是一款3D D图形软件。国内一部分雕塑家对数字图形图像软件其实并不陌生,在之前的10 0多年,数字图形图像软件是作为雕塑创作的辅助设计软件而存在的,基本上用其来做雕塑效果图,让自己的雕塑方案更容易获得认可。但在这种创作方式中,雕塑家在创作雕塑本身时使用的仍然是传统的雕塑工具和材料,并没有使用数字图形软件来创作雕塑本身,这种方式并不是我们讲的“数字雕塑”。显然,雕塑家如何利用3D D软件创作出雕塑作品是“数字雕塑”的关键。
3D D软件是伴随着计算机的发展而发展起来的。早期的3D D软件主要用于军事领域,到20 0世纪70 0年代后期,随着PC C的出现和平民化,计算机数字图形图像软件才逐渐应用于诸如平面设计、服装设计、建筑设计等领域。80 0年代,随着计算机软硬件的进一步发展,计算机图形处理技术的应用得到了空前的发展,计算机美术作为一个独立学科真正走上了迅猛发展之路。我国在20 0世纪90 0年代中后期开始尝试使用3D D软件参与电视、电影的特效制作,又逢美国皮克斯公司推出的3D D动画电影《玩具总动员》(1995 5年)的热映,国内动画和影视圈开始关注3D D软件和3D D图像技术。大家熟悉的3ds Max x和Maya a等3D D软件主要用于动画片和电影特效的制作,一般称它们为“3D D动画软件”。使用3D D软件制作数字人物或物品的过程称为建立数字模型的过程,简称为“建模”。使用3D软件制作的人物和物品模型数据,称为“3D数字模型”, ,简称为“3D模型”。
由于早期个人计算机的数据处理能力比较低下,这些3D软件在建模上被设计为应对低面数数据的工具,其建模方式也只适合于做一些相对简单概括的造型,比如建筑和电子游戏中的人物(由几百到几千个面构建的模型),而对于制作像雕塑这样复杂且细节要求高的造型是不擅长的。故此3D D动画电影和3D D动画软件在全世界如火如荼迅猛发展的这20 0年里,3D D软件技术却并未真正走进雕塑的世界,直到ZBrush h软件的出现。图1.2.1 1所示为笔者用数字雕塑软件ZBrush h临摹巴洛克雕塑大师贝尼尼(Giovanri Lorenzo Bernini)的作品,从侧面显示了ZBrush h软件作为雕塑工具的可能性和能力。
ZBrush h由Pixologic c公司开发,和以3ds Max x为代表的其他3D D软件不同,它专注于高细节数字模型的制作,提出雕刻建模的理念,可以轻松制作由数百万甚至数千万面构成的数字模型,足以完成雕塑的创作。ZBrush h诞生于1999 9年,起初默默无闻,直到2003 3年前后才开始在好莱坞被少数的模型师用于电影特效的制作,之后逐渐被世人了解。2007 7年田涛撰写并出版《我型我塑——ZBrush h实例创作详解》,2008 8
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第1章雕与塑,从传统走向数字
图 1.2.1
年笔者撰写和出版了《ZBrush 3 3高精度模型制作实战技法》。影拓Pro o数位板。之后不断出版ZBrush h书籍和译著,ZBrush h也逐渐在国内流数位屏是将绘图板与行起来,成为美术学院动画和游戏专业的必修课。LCD D液晶显示屏相结合,使
像ZBrush h这种以雕刻为主要建模方式的3D D软件,也称用者能直接在彩色显示屏上为“数字雕塑软件”。目前国际上数字雕塑软件逐渐多起来,绘画和雕塑。图1.2.3 3所示的很多其他的传统3D D软件(如MODO O等)也逐渐加入了雕刻是3D D艺术家使用Wacom m新建模的行列,数字雕刻技术已经非常成熟,在电影艺术、3D帝27QHD D液晶数位屏进行动画、计算机游戏、高级珠宝设计和高级玩具工业已广泛应创作。数位板和数位屏解决用多年。其独特的雕刻建模理念完全是从传统雕塑而来,非了用鼠标操作无法实现的绘常适合雕塑家学习和使用。画体验,使我们使用3D D软件
严格来讲,不仅数字雕塑软件可以创作数字雕塑作品,进行绘画和雕刻时有流畅的其实任何3D D软件都可以用于数字雕塑的创作。故此,在本书笔触和压力感应,是目前数中笔者多用“数字3D D软件”的称谓,而不是“数字雕塑软件”。字雕塑创作的必备工具。
2. .数码绘图板和数位屏3. CNC C数控精雕技术
数码绘图板(Graphics Tablet)又称为数位板或手绘计算机数字化控制板,是一种使用电磁技术的计算机周边输入装置,它的使用(Computer Numerical 方式是以专用的电磁笔在数码板表面的工作区上书写或绘画。Control,CNC)雕刻机是由电磁笔可发出特定频率的电磁信号,通过数位板输入计算机,机械手臂(或机床)和多种钻从而实现模拟现实中的书写和绘画的体验。目前国内外品牌头组成的高精度机械设备,采众多,如Wacom、汉王、友基等。图1.2.2 2所示为Wacom用数字化控制,以计算机数字
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数字雕塑技法与3D打印10 模型数据为图纸,可将整块泡沫、石材、木料、金属等材料雕刻成雕塑实物。这套技术已经应用于制造业多年,非常成熟,在国内外已经被大范围地应用于大型公共雕塑的制作。可以省去雕塑泥稿手工放大的工序,大大节省大型雕塑的制作成本。该设备在沿海等地区也常用来生产家具或装饰木雕。国内少数雕塑厂已经开始使用该技术加工大型雕塑。图1.2.4所示为意大利雕塑家Selwy使用CNC设备雕刻木雕头像的过程。CNC是减材制造。4. 3D打印技术3D打印技术是用计算机数字模型数据为图纸,将塑料、树脂、金属等材料一层一层地塑造出实物的技术。3D打印是增材制造。由于这种独特的成型方式,可以打印成型几乎任何复杂的结构,将对雕塑的创作方式产生巨大影响。图1.2.5所示为笔者图 1.2.2图 1.2.3图 1.2.4图 1.2.5的一件3D打印雕塑作品。自2014年起,3D打印技术就被国内外很多重要的经济学家看好,甚至有经济学家认为可能会掀起第四次全球工业革命。2015年2月28日,工信部正式发布《国家增材制造产业发展推进计划(2015—2016)》,其中明确提出要大力发展3D打印技术。该技术正处在快速发展期,常见的打印材料
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