基于C4D+VRP的新疆首飾建模方法

印 琦，常鴻飛

(1 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西 西安 710100；2 西京學(xué)院，陜西 西安 710123)

新疆的民間傳統(tǒng)文化尤其是手工制作的傳統(tǒng)首飾具有理論意義上的不可復(fù)制性。每一件首飾的設(shè)計(jì)制作和加工流程都呈現(xiàn)并印證了技藝傳承人的不經(jīng)意間的靈感迸發(fā)。嚴(yán)格意義上講，每件首飾都是孤品。其傳承方式為師徒間的言傳身教。而在如今信息時(shí)代背景下，有意傳承該技藝的年輕一輩屈指可數(shù)。回望歷史長河，多少精工美物的制作工藝已失傳。如今科技雖然發(fā)展到一定高度，但是手工造物技巧已不及古時(shí)。本文通過以下方法對新疆傳統(tǒng)首飾的器型和制作工藝進(jìn)行數(shù)字記錄并展示，為民間優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的數(shù)字化傳承進(jìn)行探究。

1 原始數(shù)據(jù)采集與分析

1.1 首飾基本形態(tài)的原始數(shù)據(jù)采集

每件首飾在制作三維模型之初都應(yīng)該對其做全面的數(shù)據(jù)分析。用游標(biāo)卡尺和鋼尺對其進(jìn)行較為詳細(xì)的基本數(shù)據(jù)信息測量，對其進(jìn)行正交視圖的數(shù)碼照片的拍攝。對不同材質(zhì)的部件應(yīng)分別作出相應(yīng)的測量，保證每一個(gè)部件的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。在同種材質(zhì)首飾或類似材質(zhì)首飾的數(shù)據(jù)采集中，盡量使用相同的方法和精細(xì)度去規(guī)范采集標(biāo)準(zhǔn)。針對有模范的首飾，應(yīng)詳細(xì)記錄模范的尺寸。可利用工業(yè)級三維掃描儀對基本形態(tài)相對較復(fù)雜的首飾進(jìn)行三維掃描[2]。但是通過工業(yè)級三維掃描儀掃描出來的首飾模型格式需要進(jìn)行統(tǒng)一，OBJ格式文件不可以直接使用，會(huì)有很多的平面出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。應(yīng)導(dǎo)入到3DMAX建模軟件中進(jìn)行“封口”操作，或者導(dǎo)入到C4D軟件對平面進(jìn)行“熨燙”處理。兩種方法的最終目的都是為了解決掃描儀的“精度不足”缺陷或者“陰角鏤空無法精準(zhǔn)掃描并進(jìn)行參數(shù)記錄”等缺陷。將缺陷平面處理完成后即可納入數(shù)據(jù)庫備用。

1.2 首飾材質(zhì)與色彩的原始數(shù)據(jù)采集

原始數(shù)據(jù)采集的過程中不僅要對首飾的外觀形體作出精準(zhǔn)測量，同時(shí)對于首飾的顏色和材質(zhì)也應(yīng)該有詳盡的數(shù)據(jù)記錄。首飾材質(zhì)的不同導(dǎo)致其呈現(xiàn)出的顏色也是各不相同，因此在首飾的材質(zhì)與色彩數(shù)據(jù)采集過程中應(yīng)使用文字清楚的標(biāo)明材質(zhì)的種類和顏色的傾向，并利用AI設(shè)計(jì)輔助軟件將首飾色彩和材質(zhì)予以數(shù)字化視覺記錄。在相同材質(zhì)的數(shù)字紀(jì)錄時(shí)應(yīng)該記錄清楚表面的光滑程度，最終形成數(shù)字化的材質(zhì)和顏色標(biāo)注。例如：黃金(999足金)光滑表面/磨砂表面(砂面顆粒噪波閾值)其真實(shí)顏色為R：255、G：132、B：0。數(shù)字化的顏色記錄往往不足以表達(dá)出豐富多彩的自然材質(zhì)。例如：天然寶石、動(dòng)物羽毛、植物種子等。自然材質(zhì)的顏色往往不是單一顏色，在記錄自然材質(zhì)時(shí)應(yīng)該以20.00的容差范圍為上限進(jìn)行顏色的漸變記錄。不宜超過20.00的容差量，否則會(huì)出現(xiàn)失真，失去了記錄的真實(shí)性。在材質(zhì)數(shù)據(jù)的記錄過程中，秉承著實(shí)事求是的原則，盡量能將材質(zhì)的固有色準(zhǔn)確記錄。

1.3 首飾制作工藝的圖文式記錄

維吾爾傳統(tǒng)首飾工藝匠人在制作首飾的時(shí)候通常會(huì)根據(jù)師傅傳授的制作方法進(jìn)行制作，而有些首飾的制作完全是手工藝人靈感的突然迸發(fā)，隨心所欲的毫無數(shù)據(jù)來源的創(chuàng)作。因此在基本形態(tài)和材質(zhì)顏色的記錄已經(jīng)完備的情況下，對于能夠收集到的首飾制作工藝流程，進(jìn)行影像全程記錄，拍攝制作流程與施工工藝，記錄模和范的制作方法。若該首飾為純手工打造，應(yīng)記錄其真實(shí)的制作流程，以便于在后期C4D軟件中進(jìn)行首飾制作流程的三維數(shù)字動(dòng)畫制作。民間手工藝人通常會(huì)有一本記錄著首飾基本形態(tài)的圖譜手冊。這些圖譜手冊的記錄內(nèi)容十分詳實(shí)。可以學(xué)習(xí)并借鑒他們的記錄方式完成制作工藝的圖文式記錄工作。

2 首飾的C4D三維建模方法

2.1 按首飾部件解構(gòu)分批建模

對于一個(gè)完整的首飾作品，先對其進(jìn)行按材質(zhì)不同的部位進(jìn)行解構(gòu)分析，將不同材質(zhì)的部件進(jìn)行分別建模，最后將其組裝。如圖1所示，此首飾有5種不同材質(zhì)和8種基本顏色。建模方法如下：首先，建立鐵質(zhì)彎鉤部件的三維模型；其次，建立孔雀羽毛部件的三維模型(此時(shí)應(yīng)注意四色羽毛的同材質(zhì)不同顏色的處理)；再次，建立亞克力裝飾管珠的三維建模；最后，將金珠部件進(jìn)行建模。完成這四步建模之后，再進(jìn)行組裝拼接。此建模方法有利于對含有多種材質(zhì)的首飾進(jìn)行建模。利于材質(zhì)的統(tǒng)一賦予，缺點(diǎn)是沒有施工工藝的流程記錄，建模速度較慢，拼裝繁瑣。羽類首飾的三維建模方法較為復(fù)雜，對于羽類的細(xì)節(jié)絕大多數(shù)是通過材質(zhì)貼圖來完成的，并不會(huì)詳細(xì)記錄每一個(gè)細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)。

圖1 羽類首飾

2.2 按模塊進(jìn)行三維建模

此種方法是將相同材質(zhì)的首飾中同一模塊的零部件(款式相同，大小不同)同時(shí)建模。下面一組案例將介紹模塊建模的方法步驟。首先，將巴旦木花朵形狀的金珠部件進(jìn)行建模，并陣列布局；其次，將葉片狀部件進(jìn)行建模，并進(jìn)行鏡像復(fù)制操作左右布局；再次，將大小不一的中心特異部件進(jìn)行建模；最后將所有部件進(jìn)行統(tǒng)一拼接組裝，形成一個(gè)完整的首飾模型。此建模方法的優(yōu)點(diǎn)是建模速度快，相同零部件只需一次建模便可以利用“克隆”命令多次使用，極大地提高了建模速度，對部件重復(fù)率較高的首飾模型建模具有很高的程序簡化優(yōu)勢。缺點(diǎn)是不能直接記錄首飾的施工流程，需要在完成建模之后開始對各部件進(jìn)行工藝流程的排序并設(shè)置動(dòng)畫方可實(shí)現(xiàn)工藝記錄，如圖2所示。

圖2 按模塊進(jìn)行三維建模

2.3 按制作工藝流程進(jìn)行順序建模

C4D建模的優(yōu)勢在于可以將首飾制作流程記錄下來。因此按照制作工藝流程的先后順序進(jìn)行建模可以演示出該首飾的制作流程。對于民間手工藝人的技藝傳承有著極大的幫助。此建模方法適用于數(shù)據(jù)采集之初就已經(jīng)收集到該首飾的制作流程，并已經(jīng)通過視頻或圖像記錄整個(gè)流程。在C4D中對首飾建模時(shí)就可以利用關(guān)鍵幀和補(bǔ)間動(dòng)畫對該首飾的制作流程和施工工藝進(jìn)行虛擬演示。該案例記錄了整個(gè)首飾的制作流程及各部件穿插連接的方法。

首飾的制作流程一般有一下幾個(gè)步驟：設(shè)計(jì)-起板-壓模-倒模-執(zhí)模-鑲石-拋光-電金--品檢。但是維吾爾傳統(tǒng)首飾的制作流程因材質(zhì)不同而呈現(xiàn)出多樣性的制作流程。

維吾爾傳統(tǒng)首飾在制作工藝方面大致分為以下幾步，本文只做如實(shí)記錄。不試圖工業(yè)化制作流程，如圖3所示。

圖3 按工藝流程進(jìn)行順序建模

3 基于VRP編輯器的首飾虛擬呈現(xiàn)

以3DMAX模型為前提的三維首飾模型，導(dǎo)入到VRP-builder中之后需要通過以下方法進(jìn)行VR編輯并呈現(xiàn)，如圖4所示。

圖4 首飾VR編輯與呈現(xiàn)

3.1 模型的微調(diào)與修改

模型的微調(diào)一般包含以下兩種情況：第一種情況：首飾模型進(jìn)入VRP中之后需要先進(jìn)行坐標(biāo)原點(diǎn)的設(shè)置與微調(diào)。也就是原點(diǎn)的重新設(shè)置。第二種情況：純色單一背景一定要注意三維空間感體現(xiàn)，需要借助環(huán)境的陪襯從而使首飾模型更真實(shí)的顯示。一般可以利用L型空間展示背景或BOX空間展示背景，配合展臺(tái)和轉(zhuǎn)子展示架進(jìn)行重點(diǎn)展示設(shè)置。

3.2 材質(zhì)的UVW展開與賦予

當(dāng)首飾模型導(dǎo)入到VRP之后是沒有材質(zhì)的，材質(zhì)需要后續(xù)附加，附加后的材質(zhì)需要進(jìn)行UVW展開和重新指認(rèn)。首飾模型必須賦予正確的材質(zhì)才能體現(xiàn)出真實(shí)性。因此材質(zhì)的重新賦予是一個(gè)極為重要的工作環(huán)節(jié)。

3.3 燈光的設(shè)置

燈光的設(shè)置有助于首飾材質(zhì)的體現(xiàn)，一般會(huì)利用自然光對首飾進(jìn)行補(bǔ)光照明。首飾一般多為金屬材質(zhì)并且多以黃金和白銀為主，金屬光澤在點(diǎn)光源下會(huì)產(chǎn)生大面積的高光點(diǎn)，對首飾本體的觀察會(huì)受到高光點(diǎn)的影響從而降低觀感體驗(yàn)。在軟件中可以通過對光源的設(shè)置達(dá)到金屬材質(zhì)高光點(diǎn)的光斑大小及明亮程度的可控調(diào)節(jié)。因此燈光的設(shè)置在首飾的虛擬呈現(xiàn)過程中是極為重要的工作節(jié)點(diǎn)。

3.4 繞物相機(jī)的設(shè)置

對于小體積物體的多角度觀察，可以利用繞物旋轉(zhuǎn)相機(jī)對首飾進(jìn)行環(huán)繞式觀察設(shè)置，設(shè)置繞物相機(jī)的原則之一是視野不能大于45°，如果視野過大會(huì)在成像時(shí)產(chǎn)生透視畸變。原則之二是攝影機(jī)距離物體的最大距離和最小距離的控制一般在25～50 cm之間。若設(shè)置物理相機(jī)，則光圈不宜小于F2.8。大光圈的景深效果是并不利于繞物旋轉(zhuǎn)相機(jī)觀測物體的。繞物相機(jī)的交互設(shè)計(jì)應(yīng)遵循單點(diǎn)觸摸習(xí)慣和多點(diǎn)觸摸習(xí)慣。設(shè)置翻轉(zhuǎn)交互為單指，設(shè)置縮放交互為雙指。

3.5 渲染并導(dǎo)出

加載渲染器并設(shè)置渲染參數(shù)后，可以對項(xiàng)目進(jìn)行程序?qū)С觥RP中場景的烘焙需要一定的時(shí)間，軟件對模型面數(shù)是有要求的，VRP-V12版本的軟件目前只支持不大于8萬面的模型，所以在制作模型時(shí)要注意減面操作。導(dǎo)出程序的格式為EXE格式可以在Windows系統(tǒng)直接運(yùn)行。如果想實(shí)現(xiàn)在iOS系統(tǒng)或者安卓系統(tǒng)運(yùn)行，可以導(dǎo)出為相應(yīng)格式以滿足不同系統(tǒng)設(shè)備的兼容運(yùn)行。程序?qū)С鲂枳⒁夥直媛实脑O(shè)置，對于不同顯示面積的設(shè)備可以適當(dāng)調(diào)整分辨率已達(dá)到數(shù)據(jù)質(zhì)量的最優(yōu)化匹配，避免資源的浪費(fèi)。

4 課題的研究價(jià)值

4.1 學(xué)術(shù)價(jià)值

新疆傳統(tǒng)首飾的VR三維建模有利于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)工作,有利于該民間手工技藝在傳承過程中傳承效率的提高。使技藝的傳承不再局限于小范圍的師徒口手相授[3]。更加直觀的演示首飾制作的加工流程，并可以利用數(shù)字化展示平臺(tái)或設(shè)備進(jìn)行無限次回放演示，減小了技藝傳承者的“授課”工作壓力。并可以建立養(yǎng)成型數(shù)據(jù)庫，為其在民眾層級主動(dòng)傳播提供可視化數(shù)據(jù)模型的支撐。

4.2 商用價(jià)值

新疆傳統(tǒng)首飾以往的的售賣途徑以線下商鋪的售賣方式為主，極少出現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)中，利用VRP平臺(tái)可以建立網(wǎng)上虛擬售賣展示廳，消費(fèi)者不僅可以足不出戶就能體驗(yàn)網(wǎng)上虛擬的試穿戴，還可以對想要購買的首飾進(jìn)行全景查看。配合VR眼鏡或VR頭盔等設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)VR觀看體驗(yàn)。為首飾的全方位包裝宣傳提供新穎的展示和銷售體驗(yàn)。

5 總結(jié)

秉著去工業(yè)化的基本原則，利用數(shù)字媒體技術(shù)對民俗手工藝進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)工作是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在傳承過程中較為有效的方法[4]。在科技高速發(fā)展的今天，人們的審美也隨著快節(jié)奏的生活發(fā)生了變化，如何能讓民俗手工藝品在傳承和創(chuàng)新衍生方向發(fā)展的更好是數(shù)字藝術(shù)工作者不斷努力的方向，本課題利用數(shù)字媒體技術(shù)中的三維建模軟件3DMAX對首飾的基本形態(tài)進(jìn)行三維建模，并利用C4D將首飾的制作工藝流程進(jìn)行記錄和演示，打破了師徒間技藝傳授的局限。再利用VRP—BUILDER對首飾進(jìn)行VR展示，并通過互聯(lián)網(wǎng)銷售平臺(tái)將網(wǎng)上虛擬售賣廳推廣使用，打破傳統(tǒng)銷售方式的地理局限性。使中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化得以傳承和發(fā)揚(yáng)，增強(qiáng)人民的文化自信和文化認(rèn)同感。