核心置換

劉寒

摘 要：無論作為高考美術的必備科目，還是進入藝術設計院校的專業深造，作為造型訓練手段，素描課程已經具備比較完整的教學理論和實踐手段，但是，隨著數字藝術設計專業的不斷設置和拓展，依托三維數字軟件為基礎的專業課程，逐步形成適應自身專業特點的教學方法和訓練規范，因此，客觀上對置于前導的素描課程實施，提出了新的設置和要求。通過提取三維數字造型中的核心概念、術語和規范，通過系統的課程內容置換，轉化兩者機械“硬接”帶來的專業知識不兼容，從而設計由“像素”逆向“鉛筆”的素描課程。

關鍵詞：三維數字造型；素描課程；逆向設計

檢 索：www.artdesign.org.cn

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：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、素描課程置于三維數字造型課程前導的作用與局限

目前，國內藝術設計院校和專業，尤其是數碼動畫、游戲設計等方向，普遍開設基于三維數字造型的必修課程，除要求學生掌握復雜的操作命令外，還需要借助被稱為“美術功底”的繪畫能力作為支撐，獲得更高質量的三維數字造型成品，因此，專業課程的初始端設置階段，通常會引入素描作為前導課程，強化學生對空間結構和紋理質感的理解與表現，有效增加其在藝術設計領域發展應具有的能力半徑，為后續三維數字造型訓練做充分的預備。

素描作為造型訓練手段而言，仍具有普遍的適用性和實用性，但依托三維數字造型的藝術設計課程，如數字游戲、工業產品設計等后續課程而言，兩者在美學法則和視覺規律上存在“表面”交集，無法消除它們之間形式、內容和功能上存在的“內質”差異，僅為延續學生的所謂“美術功底”，而在前導課程中“硬接”素描課程，很難獲得在純藝術培養方向上出現的效能俱佳結果。從實踐的流程方式，功能的應用領域來看，物理真實與數字虛擬之間“由鉛筆到像素”的屬性差異，必然形成了素描課程與三維數字造型課程之間涇渭分明的界限。所以，將三維數字造型中的常規概念、原理和術語，逆向設計到前導素描課程中，將兩者在造型上的核心作為關聯節點，并對素描課程的指導思路、項目單元和訓練方法進行重新設置，使逆向素描課程能為學生進入三維數字造型的學習獲得具有“無縫”對接的實效。

計算機圖形圖像技術的發展，三維數字造型軟件持續升級，所能擴展的行業類別和細分級別在不斷增加，形成數字藝術設計生產領域全新的制作規范，出現了大量類似“建模布線”“材質貼圖”等不同于以往素描造型概念上的術語，也正因此，如果素描課程照搬原有描摹石膏、靜物的訓練模式，容易出現后續三維數字軟件學習與前導素描課程在形式上的“理論銜接”，卻無法消除兩者因屬性差異而固有的“實踐斷層”，其結果容易出現以下兩種極端情況：

一是認為素描課程教學內容，相對于三維數字造型教學毫無作用；二是學生既有的“美術功底”，無法轉換為三維數字造型中的持續優勢。

如果素描課程教學沒有實際作用，無疑是課時資源一種浪費，學生接受素描課程教學，即便畫功和畫質上能有所提高，但如果不能延續到三維數字造型中，轉化為學習的興趣和信心，甚至出現“畏難”和“倒退”，從積極性角度來說，無疑是一種損耗。

二、三維數字造型的核心

三維數字造型基于三維數字軟件作為工具，運用命令技術和操作技巧，結合視覺規律和美學原理，實現對立體數字對象的生成與編輯，它是進入后續數碼動畫制作、建筑效果圖表現等專項課程的基礎。通常由基礎的技術命令和操作技巧兩個部分組成，前者相對來說比較“死板”，通過技術命令的講解和操作，掌握和熟悉軟件工具的規范使用，一般來說，掌握命令技術是前提和根本。常見軟件工具有3dsmax、Maya、ZBrush等等；后者則更多需要通過經驗的積累與完善，轉化為靈活的運用，最終，取得作業結果在效率和效果上的最大優化。

不論哪種三維數字造型軟件，或者技術技巧實現，建立模型和編輯材質是必不可少的基礎模塊：如果沒有模型和材質作為視覺的呈現載體，關于燈光設置、虛擬像機、綁定蒙皮、動畫調節和渲染輸出等流程便無從談起，所以，模型建立和編輯材質作為三維數字造型的核心，這一點，從通行的三維數字造型的教學、教材編排上，無一不是把模型建立和材質編輯設置在流程首位。

三維數字造型是以命令參數方式描述物體的體塊結構和紋理質感，這與使用鉛筆在紙上運用透視原理和繪畫技巧進行造型方式截然不同，因此，素描課中原有的常規概念將弱化，甚至消失，如素描中通過線條明暗表現靜物的體量感；三維數字軟件則通過燈光直接依照模型頂點空間關系自動計算精準的光影效果，不用處理所謂的素描調子，反過來，在三維數字造型中創建模型，注重Vertex（頂點）、Edge（邊線）、Polygon（多邊形）的靈活運用，講求合理安排布線流向；質感的實現則注重對不同貼圖類型和材質參數的靈活運用，有著與素描課程完全不同的核心。

三、兩者核心的提取與置換

建立模型和編輯材質是三維數字造型的核心，要使素描課程能為三維數字軟件課程做好前導鋪墊，建立模型和材質貼圖就必須被導入到素描課程，培養學生三維數字化的“可編輯”動態思維，替換原有素描課程中“可再現”的靜態思維。

從建立模型方面來說，頂點是模型表面的最小單位（圖1A），通過增減其數量或移動相對位置，使模型外觀隨之發生變形，即“頂點編輯變形”，這里所說的“變形”與“其實就是運用造型的語言變自然形態為藝術形態”的創作形式有所區別，它僅限于在頂點數量和位置變化上的操作手段。在素描課程中引入頂點編輯概念是非常必要的：以素描課程石膏立方體訓練為例，構成立方體的8個頂點在移動相對位置（即不進行Cut切割或Attach附加）的情況下，能夠變成長方體、平行四邊體、梯臺、斜切體等多種幾何體態（圖1B）。依據水平思考法，引導學生推敲“可編輯”幾何體組合在相互位置、比例上造型方案的多樣性（圖1C），從而“提供創新思想的一種構成過程，一種分析形體相互關系的手段，一種獲取視覺平衡的方法”，轉換原有描摹幾何體外觀的靜態再現思維，初步建立學生頂點編輯變形的動態再造意識，從而為后續使用三維數字軟件建模模塊，實現各種復雜造型提供預演，學生使用3dsmax軟件標準幾何體進行編輯制作的生物造型（圖1D）。

其次，三視圖繪制是培養學生認識平面維度轉向立體三維的重要手段。三維模型頂點依據三視圖的輔助，在虛擬空間中被準確定位，使得由頂點生成的多邊形準確無誤并逐步生成既定的設計方案。逆向設計的素描課程要求學生繪制三視圖：即從對象物體的正、側、背等正交角度確定結構高、低點的對應空間位置，強化學生對于正確鎖定頂點坐標生成立體模型基本規律的常態認知，訓練立體到平面再到立體的空間轉換意識，學生根據石膏頭骨實物繪制的正交視圖稿件（圖2B），在后續三維數字軟件課程中，參照正交視圖的頂點定位，還原具有復雜曲面的頭骨三維立體模型（圖2C）。

最后，需要強調的是隨著三維模型的頂點增加，模型表面細節會逐步細膩豐富，必定會大量占用計算機解算資源，導致運行速度緩慢，換句話說，一塊柔滑的曲面通過鉛筆在紙上能輕易實現，而頂點分布過于密集的曲面模型，甚至會導致計算機無法完成解算而軟件崩潰，因此，為了適應在控制頂點數量前提下，完美表現模型結構細節的雙限要求，不可避免提出Key Line（關鍵線）和Fill Line（填充線）結合使用的布線概念：即運用Key Line按照對象造型特征精準分布，“卡住”對象表面的關鍵體塊轉折生成Ploygon（多邊形）表面，并根據計算機運算能力和模型精度，逐級增加Fill Line填充線細節，在模型精細程度和計算機運算速度之間獲取最大的平衡，不再進行素描結構的光影練習（圖3B），而是精確的控制頂點位置“卡住”Key Line，將造型主要結構特征表現出來，再通過Fill Line添加逐步塑造更多順滑表面細節（圖3C），構成具有三維數字屬性的“布線造型”，“預熱”學生在三維數字軟件中合理運用多邊形，創建復雜表面模型的流向組織能力（圖3D）。

從材質編輯方面來說，以傳統素描靜物寫生訓練為例，光線作用下物體色彩、肌理和反光等成為表達不同質感的要素，面對靜物呈現的繁雜視覺信息，尤其繪畫功底稍差的學生，往往疲于在畫紙上涂抹表面“光影調子”，卻始終難以準確的將質感表達到位，不僅如此，“線條”“明暗交界”等素描常識與三維數字軟件的材質編輯之間幾乎沒有關聯，材質編輯目的在于模擬物體表面的物理屬性，具體則表現為通過控制Diffuse（漫反射）、Specular（高光）、Opacity（透明）、Bump（凹凸）、Reflection（反射）和Refraction（折射）等貼圖參數，實現木質、石材、金屬、玻璃、陶瓷和塑料等不同物理屬性的質感，完成編輯“一鍵”賦予對應的目標三維模型，迅速獲得非常真實的質感渲染效果。

如此一來，原有素描訓練中繪制質感的思維方式便不可避免被改變，因為從三維數字材質編輯角度來看，質感已經被拆解成漫反射、高光、透明度、反射和折射等不同物理屬性上的描述。

舉個例子來說，金屬的質感通過以下描述表現：漫反射為深灰，具有較強高光，不透明，無折射，有反射。而布料則描述為：布料漫反射為白；具有微量高光；不透明；無折射和反射。

運用三維數字軟件材質的貼圖分項圖示思維，指導學生認識釉罐質感：繪制三張不同貼圖圖示（圖4 B、C、D），按照圖4B顯示漫反射圖示，迅速完成“平涂”黑白Diffuse貼圖（圖4B）；再依照圖4C灰度級別（白色為全值反射，黑色為無反射）添加釉罐表面的Reflection貼圖效果，完成釉面反射的深淺變化（圖4C），最后根據圖4D增加Specular曲率級別，擦出高亮效果（圖4D），簡單的三個步驟實現釉罐質感，而原有素描靜物寫生的明暗調子等，將不再是訓練目的。

繪制石膏水壺，學生可以同樣按照貼圖分項圖示，準確歸納其不同于釉罐質感的物理屬性，只需要將圖5B部分Diffuse調為淺灰白色；修改圖5C部分Reflection強度為黑色，即沒有表面反射變化；按照圖5D部分大大降低Specular高光曲率級別，擦出石膏大面積亮白區域，就能輕松地畫出石膏水壺質感（圖5B），由于分項圖示思維方式具有貼圖層積共性，所以，石膏水壺替換為圖4中釉罐的B、C、D貼圖圖示進行繪制，便能順利將其轉變為釉質水壺效果，輕易實現相同造型的質感移植，建立學生對于不同質感的編輯表達意識。

囿于非純藝術類素描課程設置的課時限制，以及三維數字造型工具自身擁有獨立照明和渲染模塊，傳統色彩課程的一般原理和方法，幾乎通用于以Photoshop、Painter為制作工具的數字繪畫課程，因此，再設計的素描課程中涉及色彩部分，僅將其轉化為灰度信息加以提示。

通過提取三維數字軟件建立模型和材質編輯所涉及的概念和要點，將其分解為由頂點編輯變形、形變幾何體組合、三視圖繪制、布線造型、貼圖分項圖示、質感移植、靜物敘事表達構成的，具有動態編輯屬性的逆向設計素描課程，真正建立前導素描和后續三維數字軟件兩者，對于體塊轉折、空間造型、肌理質感核心知識方面的緊密聯系，使學生能夠在畫室內理解并適應逆向設計素描內容，續而在計算機房中發揮出三維數字軟件的實踐潛力。

四、逆向設計素描課程作業評價標準

課程作業是對于教學實施效果最直觀、最有效的反映，因此，課程作業評價標準的制定、實踐和反饋是直接涉及修正和完善課程設計的關鍵。

基于以三維數字造型教學為后續的前導素描課程逆向設計，其作業評價標準與傳統素描課程依據構圖、空間透視、明暗關系、光影層次等等作為衡量指標，兩者存在較大的專業屬性差異，因為，目標指向三維數字造型應用的設置前提，客觀決定了逆向設計素描課程的作業評價標準會隨之轉變為依據諸如幾何體的形變與組接、體塊布線與構成、質感的拆解與表達、質感的移植與再造等等，一系列符合三維數字造型、圖形構成規律和思維模式訓練的度量考核。

首先，從作業評價目標來說，通過前置逆向設計素描課程，結合完整的課程內容和結構，使學生在系統的實踐訓練項目中，接收并建立起對于三維數字造型概念原理、基本規范的關鍵信息和思維模式。

其次，從作業評價方式來說，對基于線條、明暗、光影等等“流程化”“一站化”成型傳統素描作業的評價方式，不適用于逆向設計素描課程作業評價方式。取而代之的是頂點位移、質感拆解等“單元化”“模塊化”作業結果的多樣評價方式。作業的優劣不再取決于畫面線條、明暗、光影等處理技巧，而是置換為三維數字造型的模塊與操作規范，將頂點變換、體塊拼合、布線流向、關鍵線與填充線和多種貼圖類型等等單元節點，貫聯并映射到學生作業的過程和結果，使之在全新的考核目標中，繼承原有傳統素描訓練累積的技能優勢，同時，有限學時內建立逆向設計素描認識體系，以適配后續三維數字造型教學的快速、有效開展。

最后，從作業評價結果來看，可以幫助教師了解教學目標的實施狀況，通過檢查和分析課程作業，準確掌握學生的實際學習效果。比對上表列舉的兩者對應關系，檢索學生受課過程中出現的問題和缺陷，從而快速進行目標性準確的反饋和解決，這個過程也能促進對于課程設計本身的持續完善，激發更具效能的設想和改進。

五、結語

傳統素描課程通?！傲晳T性”放置在藝術設計相關課程體系的最前端，這種“硬接”方式使得“表面”相關的課程之間，在實際操作的過程和結果上產生不可調和的“硬傷”，不但使素描課程本應有的作用發揮不出來，也使三維數字造型課程，因此，整理、歸納和提煉三維數字造型中的核心要點，通過逆向設計而分解為素描課程的新概念、新項目和新訓練，兼顧學生傳統素描基礎能力和實訓環境，在課程思維和內容上的重新組織和設計，形成為更有效的素描單元訓練，為其進入三維數字造型課程學習做好提前認知。這種由后續課程核心分析來置換前導課程核心的逆向方式，使得素描課程和三維數字造型邊界兩端，能夠建立起通貫、順暢、有效的“核心”橋接，保持素描課程在基于三維數字造型作用拓展性與持續性。

注釋：

① 孫立軍，錢明鈞. 影視動畫素描技法[M]. 北京：中國輕工業出版社，2003.1：92.

②（美）金伯利·伊拉姆. 設計幾何學：關于比列與構成的研究[M]. 李樂山 譯.北京：中國水利出版社，2003.8：101.

參考文獻：

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[3] 姚英華 編著. 數碼設計素描[M]. 北京：清華大學出版社，2012.

[4] 徐俊. 基礎課程的專業化研究——以三維游戲美術造型基礎課程為例[J].藝術與設計（理論），2009（10）：208-210.