1 第 章 CHAPTER 数字制作理念和优势 用ZBrush建模 3D打印模型制作与技巧： 002 1.1 从手工到数字原 型的发展过程 当今很多行业都采用了数 字制作方式，而早期更多是使 用手工制作。这种转变主要有 两方面的原因：一方面是数字 技术不断发展，与传统方式相 比有更多的优势；另一方面是 3D打印技术的改进使数字模型 可以输出满足产品级质量的实 体模型。图1.1至图1.3展示了 使用数字技术配合打印设备生 产的模型。可以看到，随着时 间的推移，技术越来越成熟， 制作模型精度和复杂度也越来 越高。 下面以日本手办行业为 例，简要介绍从传统手工制作 到数字制作的发展过程。 在传统做法中，手办模型 的原型是使用纸黏土和多孔板 手工制作而成，其模型作者被 称为原型师。随着科技的发展， 艺术家借助计算机上的雕刻软 件也能制作出精细的模型，但 受限于当时的输出设备——3D 打印机的精度还不足以完整还 原数字模型的效果，所以并没 有完全摆脱传统制作流程的束 缚。到了2010年，高精度的 3D打印机在日本开始普及，此 时艺术家可以用雕刻软件轻松 制作出数字模型，并且可以借助3D打印机生成手办模型的原型， 自此一种制作手办原型的全新流程开始形成，逐渐在日本诞生了 一个新的职位——数字原型师。 图 1.1 图 1.2 003 第1章 数字制作理念和优势 当然，在2010年时也有很多原型师不认可数字制作，认为 它不是必需的，制作原型使用黏土就足够了。随着时间的推移， 到2013年，数字原型师的制作技术和流程已经成熟，并且随着 不懈的推广，数字原型的实用性也逐渐得到行业的认可。此时艺 术家已经不再抗拒，而且他们更希望成为数字原型师而不是之前 的手工原型师。到现在，手办制作行业已经把数字制作看成原型 师的必备技能。 一种技术替代另一种技术肯定是因为有足够多的优势，那么 数字制作模型又有哪些优势呢？下面将进行介绍。 1.2 数字（3D）建模的优势 与传统手工建模方式相比，数字建模具有非常多的优势。 1 制作时间短。从手工制作原型到监修完成需要两三个 月，然后才能量产。而采用数字建模制作原型一个月就可以进行 量产。 原型交货期提前有很多好处。例如，可以在动画流行时同步 发布产品信息，手办模型的预售额也会提高。 2 在制作模型阶段，使用3D软件可以轻松撤销当前的操作， 撤销的次数也没有限制。除了撤销，软件还可以重复之前的操作， 该功能大幅加强了用户对模型的控制。而传统手工建模方式不能 撤销操作，修改造型就要麻烦得多。 3 使用3D软件可以对 数字模型进行对称操作，如 图1.4和图1.5所示。这样只需 要操作一边就可以得到对称的 效果，从而节省了50%的制作 时间，大幅提高了制作效率， 而手工一次只能做一边。 4 使用3D软件可以快 速生成对称的模型，如图1.6 所示。 5 3D软件可以快速生成 阵列（多种类型）模型，如图1.7 至图1.9所示。这类模型用传 统方式制作是比较烦琐的，而 使用3D软件制作就很快捷。 6 与手工制作相比，3D 软件可以高效且精准地制作硬 表面模型，如图1.10和图1.11 所示。在图1.10中无论是刀刃 还是刀柄的处理，你都可以感 受到模型制作得非常精细。 7 3D软件可以快速为 模型应用复杂的纹理样式。 图1.12所示的怪物，其皮肤的 肌理细节并不全是手动雕刻出 来的，可以使用各种照片素材 投射到模型上。现实中的传统 工艺也有类似技法，但3D软件 可以做得更快，素材内容也更 加广泛，而且可以快速调节和 修改素材的效果，产生更多的 变化。 8 3D软件可以快速修改 模型整体或局部的造型，如 修改脸型和体型、调节表情 和姿势，如图1.13至图1.15 所示。 图 1.3 图 1.5 图 1.4 图 1.6 图 1.7 图 1.8 图 1.9 图 1.11 图 1.10 注意：手工原型修改比较 麻烦，简单的修正大概需要半 小时，大的改动可能需要1天 的时间。如果需要放大或缩小 头部，手工原型就需要重做， 但数字建模直接缩放模型就可 以得到想要的结果，操作非常 简单快捷。 此外，因为有些客户并不 熟悉计算机软件，所以修改指 示有时不够明确。现在可以让 客户坐在艺术家旁边一起进行 修改，艺术家可以直接在笔记 本电脑上修改造型，客户只需 说“修改这里”就可以了，从 而迅速完成监修环节。这种方 便的交互性也是一个显著的 优点。 9 手工制作是一个线性 流程，而3D软件则可以将不 同阶段的制作效果保存为多个 文件，以便在需要时进行修改， 图 1.12 图 1.13 图 1.14 图 1.15 如图1.16所示。 10 3D软件可以使用程序 化工具制作更复杂的模型。如 图1.17所示，图中的建筑可以 在生成之后编辑基础形状，实 时生成修改的建筑，这种做法 是传统方法完全无法做到的， 它是更自由、更富于创造性的 方式。 至此已经列举了数字建模 的10项优势。对比手工制作， 它的优势已经非常明显，所以 数字建模是今后的发展趋势。 由于数字建模软件非常丰 富，而本书侧重介绍玩具、手 办等的制作，所以本书从众多 的软件中选择最适合的一款 进行案例制作和讲解。在选择 时设定了一些基础需求：①能 够制作高精度的生物以及机械 类模型；②操作简便、快捷； ③功能强劲。最终选择的软件 是ZBrush。 当然，与其他建模软件 相比，除了具备上面的优势， ZBrush软件还拥有更多的优势。 接下来简单介绍一下。 1.3 ZBrush软 件在建模方面 的独特优势 1 ZBrush软件全面支持 中文语言环境，包括界面选项 的汉化以及文件名的中文使用，如图1.18所示。中文语言环境大 大方便了国内初学者和从业者的学习使用。 2 ZBrush软件拥有几十种建模工具，可以完成各种项目类 型（生物角色和机械模型）的制作，而且这些工具真正实现了创 新和效率并存。 3 与手工制作相比，计算机软件有一项非常独特的能力， 就是它可以撤销操作，而ZBrush软件在这方面的功能超乎寻常 的强大。它可以通过历史记录功能最大限度地进行撤销和重做操 作，最多可以保留一万步操作步骤（图1.19）。用户可以随时定 位到任意一步来进行修改，非常方便。 4 ZBrush软件的功能非常强劲，即使是海量多边形，也可 以流畅操作，单个模型可以支持1亿面（多边形）。如果使用HD 细分技术，可以轻松处理10亿面，如图1.20所示。因此，它可 以满足制作高精度模型的需求。 5 制作角色模型需要借助软件的雕刻功能，ZBrush软件包 含数百个雕刻笔刷——位于笔刷面板和Lightbox的笔刷目录中， 如图1.21和图1.22所示。此外，网络上还有很多第三方制作的 笔刷，这些笔刷可以满足用户各种复杂的雕刻需求。 6 在传统手工雕刻过程中，纹理效果一旦应用到模型的 表面就不易无损地清除。为了在数字雕刻过程中解决这个问题， ZBrush增加了一个类似Photoshop的图层功能——3D图层。 3D图层功能可以让用户对制作模型的流程拥有更强的控制 图 1.16 图 1.17 图 1.18 图 1.20 图 1.19 图 1.21 图 1.22 力，如在制作模型时可以通过 层把制作过程分为多个不同的 阶段。用户可以新建多个图层， 可以把造型修改、纹理细节甚 至姿势变形存储到不同的3D 图层中，通过开关这些层实现 效果预览。图1.23所示为3D 层子调板。 这些层之间不会相互影 响，此外，还可以把这些效果 进行叠加或调整（增强、减 弱、去除）。用户可以随时切 换到某一层进行修改，而层中 的效果和原始模型也是相互独 立的。 和传统手工制作流程相 比，这种技术理念完全改变了 模型的直线监督模式，形成了 一种非线性的操作流程，它可 以使用户在制作模型时更加自 由、更加轻松，从而进一步释 放艺术家的创造力。 下面举例说明一下。在制 作爬行动物的表皮肌理时可以 建立一个鳞片图层，然后将鳞片应用到这个层中。如果关闭该层， 此时继续调整模型的基本造型并不会影响爬行动物的鳞片效果。 调节完毕后再次开启鳞片图层，鳞片效果会自动添加到模型上。如 果感觉不满意，甚至可以删除鳞片层，基本模型完全不会受到影响。 如图1.24所示，左图是原始模型，右图是应用了鳞片纹理 的效果。 完成基础的鳞片图层之后，可以建立更多的图层，每个图层 都可以制作不同的纹理效果，图1.25展示了蜥蜴模型上更多图层 的效果。 7 在修改模型造型方面，ZBrush可以借助3D图层存储多 个模型状态，然后通过调节图层来实现形态的简单混合。在此基 础上第三方插件（ZBuilder）进一步发展了这个理念。用户可以 通过这个插件提供的一系列参数调节出任何类型（性别、年龄、 强壮、瘦弱）的人体，并且还可以将人类身体转换为一个类人动物， 从而大幅节省制作时间，如图1.26所示。 图 1.24 图 1.23 图 1.25 图 1.26