3D打印背景下数字雕刻在动漫衍生品开发中的应用研究

陈锋

（福建工程学院 设计学院，福州 350118）

引言

3D打印在原理上其实就是一个先获取3D数据模型文件，再将其输出打印成雕塑实物的过程。在3D打印技术日益广泛应用的背景下，数据模型文件的获取方式和制作效率则格外引人注目。目前市场上模型的3D数据捕获方式大致分为两种：一种是通过3D数字扫描仪对已有立体模型进行扫描生成采集数据；另一种是通过计算机数字建模软件从无到有重新建立完整的3D数字模型。传统计算机建模方式因造型理念落后、效率低下、流程繁杂、学习周期漫长、创作过程不够直观等因素受到艺术家和创作者的诟病，数字雕刻手段的出现则恰好解决了这一类问题，摆脱了设计束缚和限制，释放了设计师的想象力。

一、数字雕刻在动漫衍生品中应用

数字雕刻是随社会发展出现的一种新型设计开发模式，在中国亦是新鲜事物。具体指在计算机虚拟环境中通过雕刻软件模拟现实雕刻的方式去制作数字化的场景和角色，然后以3D数字模型为原型，通过3D打印设备逐层堆叠累积的方式输出为雕塑实物。通俗点说，就是在数字雕刻软件里把一团数字泥巴像传统泥塑一样自由拉升塑形，结合各种数字雕刻刀工具对模型进行细分雕刻，然后调整和精雕成为设计师想要的三维模型效果，最后将模型3D打印输出。数字雕刻技术解决了传统多边形建模的大量顶点编辑的工作所带来的效率低下问题，界面更直观，更易于上手，释放了设计师的创作灵感。目前市场上最具代表性的两大数字雕刻软件是Zbrush和Mudbox。值得注意的是，为了模拟传统雕刻技法中雕刻刀的雕刻力度，数字雕刻在创作时，通常是配合Wacom公司生产的数位板、数位笔甚至数位屏来使用的。

我国动漫产业产值每年都在突飞猛进，而开发一个动漫品牌，70%以上的利润是由动漫衍生品研发与销售实现的，其中数字雕刻扮演了愈来愈重要的角色。在实际运用领域，如动漫形象模型（俗称动漫手办）、动漫玩具、动漫Cosplay动漫服饰与道具、定格动画模型、动漫食品打印等，亦都能见到数字雕刻技术的身影。以动漫玩具模型的开发生产为例，传统制作过程需图纸设计、模具开发、材料翻制、工业化量产等诸多繁杂工艺且开发周期非常漫长，如今只需在数字雕刻软件中精心雕刻好目标角色，再进行3D输出打印与后期上色处理即可完成。打印成型过程无需人工参与，且商业风险性较小。据笔者了解，在玩具模型行业，现今已大范围运用数字雕刻手段配合3D打印技术进行玩具成品的打印输出，动漫手办模型领域亦正逐渐从手工制作方式向数字雕刻流程转向。

＞ 图1 伽刚特尔数字雕刻（陈锋）

＞ 图2

二、3D打印背景下数字雕刻在动漫衍生品开发中的应用优势

（一）开发效率提升，开发周期缩短

在数字雕刻技术出现以前，艺术家在建立3D数字角色模型时，通常是采用Polygon多边形顶点建模方式。由于Polygon建模方式主要依靠鼠标和参数来对模型多边形堆栈的Vertex、Edge、Border、Polygon、Element等子元素编辑和修改来实现建模过程，无论是操控方式还是制作效率都无法与基于数位压感技术的数字雕刻建模方式相匹敌。数字雕刻的出现解决了传统多边形建模的大量顶点编辑的工作所带来的效率低下问题，设计理念亦更为先进。以前想掌握3D建模技术，必然绕不开3dmax 或Maya这类的大型三维软件，而这些专业建模、动画软件大都命令繁杂，因其集成了动画模块所以体积庞大，功能臃肿，初学者面对它往往一头雾水，不知所措。而数字雕刻软件如Zbrush与之相比则界面友好得多，更专业化于建模效率的提升，学习周期也大大减少，告别过去“学软件先学一大堆繁琐命令”的窘境。更显著的是，由于效率的成倍提高，以往使用传统雕刻方法建立一个复杂的角色模型往往至少需要数十天的时间，但是现在通过数字雕刻手法，雕刻一个模型只要1～2天，有的甚至只需数个小时即可完成设计过程。图1为笔者在数字雕刻软件Zbrush中根据著名游戏植物大战僵尸的怪物形象雕刻出来的伽刚特尔的3D数字模型，从空场景到建成仅约五个小时的雕刻时间。这是使用传统建模方式不敢想象的效率。

另一方面，若与图纸设计、模具开发、塑形量产的传统工业制造流程进行比较，数字雕刻流程则具有开发周期短、按需制造、成本低廉、环保高效等诸多优势，契合了动漫衍生品行业即时传播、快速销售的特性，可以快速抢占市场商机。传统塑形制造方式技术复杂、周期冗长、过程缓慢、原料消耗大，且通常为风险度较高的大批量生产，生产过程通常伴有一定的废弃副产品和粉尘污染，这些都无形中抬高了动漫衍生品企业的开发和制作成本。数字雕刻流程缩短了产品研制周期，摒弃传统制造的注塑成形等繁琐环节，让动漫衍生品的开发过程变得简单直接。

（二）创作过程更加直观

以往，动漫衍生品开发通常多采用Polygon多边形建模方式，一般是先建立一个四边平面，然后对边或面进行挤出、复制、拉升等调整操作进而扩展实现整个三维动漫产品模型的建立（图2左），这种由点带面展开的传统建模方式注定了其一开始就很片面，难以把握造型大局，并且设计效率低下，一旦细节比例不对，则陷入难以收拾的窘境。虽然可以通过增减Edge线条或修改平面实现对细节部分的修改，但面对结构穿插关系很复杂的模型，就显得束手无策了。而数字雕刻方式是对模型施加整体、多面数的调整，利用数位压感笔所作用的压力范围直观地实现模型的调整操作（图2右），因此每次操作步骤所带动的模型面数更多，调整也更为犀利。此外，使用数字雕刻手段，其雕刻步骤通常是从大形初雕——局部细雕——增加面数——细节精雕的创作流程，引导设计师在雕塑过程始终以整体视角进行模型的设计开发。相对于使用鼠标笨拙地点击和拖拽、辅以命令参数的传统3D建模创作模式，数字雕刻使用数位笔的范围式的模拟传统画笔或雕刻刀的操控方式，创作过程更加自由，尊重了设计师的创作灵感和传统工作习惯，对动漫衍生品对象的造型把控更为整体和直观，真正做到了“所见即所得”。

（三）高还原度、高精准性，材料选择丰富

由于数字雕刻流程主要在计算机中使用雕刻软件来完成，雕刻面数甚至能达到超亿级别，因而可以轻松雕刻出传统制造方式难以构筑的复杂形态和结构。设计限制和束缚只取决于艺术家自身的想象力。3D打印可以采用各种各样的材料，比如塑料、金属、陶瓷、石膏、树脂等甚至巧克力、奶油这样的食物原料。新材料的不断开发，丰富了设计表现形式，结合数字雕刻手段可以充分展示我国动漫衍生品的民族元素和发展水平，提高动漫衍生品的科技含量。

图3为曾经获得过艾美动画奖的美国Stoopid Buddy Stoodios工作室创作的《超级豪宅》动漫手办模型的创作过程，在设计师进行计算机数字雕刻建模后，使用树脂材料3D打印输出成实体模型，再由上色师为模型打磨和最终上色处理。由于采用了数字雕刻技术，角色塑造逼真，细节丰富，细微到如头发丝、眼睛周围精细的鱼尾纹都清晰可见。该公司认为，数字雕刻技术在角色塑造和精准还原方面起到了极其重要的作用，在制作周期上也有了很大的提高。

（四）满足个性化定制

＞ 图3

3D打印最大的价值就是产品的定制化生产。数字雕刻使开发设计过程高度自由化，让创作者更易提供给消费者“所见即所得”的高效定制体验，是一种满足消费者差异化需求而量身定做的价值供给方式。就如我们的父辈结婚时通常会到打金铺中定制一两件独一无二的首饰一样，现今人们对于个性化的消费需求亦日益强烈，这促使许多个性化定制产品不断涌现，个性化定制已然成为当下消费潮流趋向。目前市场上已经有企业开发出让消费者能自由设计心仪鞋子样式的云智能平台，消费者可以自由定制鞋子的颜色和颜色搭配、动漫图案、底纹，甚至签名和个性化缩写等等。在这一过程中，消费者参与到了产品设计的环节，使产品中植入更多个性化的东西，提高了消费者对产品的依恋感。由于在3D打印流行背景下，解决了设备和材料问题，均可根据3D模型文件数据进行快捷输出实体产品，因而通过数字雕刻技术，开发企业可以依据消费者定制需求实现对产品设计阶段的快速精确修改、个性化研制，并使之快速有形化交付消费者。如今，数字雕刻技术不仅掀起了动漫衍生品定制化热潮，也逐渐渗透到日常生活的各个领域，如某互联网销售平台上已有商家销售可以在灯罩上定制各种镂空样式、动漫图案、文字的艺术台灯；医生可以根据患者的实际情况定制不同尺寸的假牙、牙套、医疗护具等；西班牙巴塞罗那的3D食物打印机Foodini可以运用各种成分“打印”各种动漫图形的食物 ；动漫爱好者可根据自身需求定制心仪的动漫角色的各种经典动作Pose模型或个性化的动漫Cosplay服装造型等。

（五）数字化传输、易于修改

数字雕刻模型数据易于修改，不占空间方便保存，结合互联网进行虚拟化传输与销售，有利于提高动漫衍生品的流通效率。数字雕刻是一种非线性、高自由度的雕刻方式。由于在虚拟数字环境中进行雕刻，使创作既不受制作材料的物理属性的限制，也不受传统雕塑线性流程的制约，可以反复进行修改操作。此外，由于印前产品数字化的特性，结合互联网销售平台使其营销方式多样化，是一种无空间限制的新型动漫衍生品开发模式，而数字作品适合网络发展的理念与特性能一定程度解决我国动漫衍生品开发与设计能力不足的弊病，形成可持续性的盈利能力。

三、3D打印背景下数字雕刻在动漫衍生品开发应用中存在的问题

（一）版权问题

数字雕刻让动漫衍生品的开发更有效率，还原度高，因此容易产生版权争议。3D数字模型以数字化信息的方式存储，借助网络媒介进行广泛传播，其引发的版权争议也随之产生。目前国内相关知识产权的保护机制还不够健全。数字雕刻后的数字作品容易复制和扩散，在互联网上流通，那么盗版的几率就会增加，因此必然要加强打击动漫衍生品侵权盗版的力度。面对越来越多由3D打印引发的侵权争议，应尽快建立3D打印知识版权保护体系，出台与3D产业发展相配套的法规条款，弥补其在知识产权方面的空缺，确保各方合法利益不受侵犯，这样才能引导3D打印这一高新技术产业健康、有序地向前发展。

（二）发展水平问题

随着近年3D打印设备的逐渐普及，设计水准、雕刻应用能力、打印设备性能参差不齐，导致动漫衍生品整体开发水平良莠不齐。众所周知，打印精度越高，对3D打印设备的科技水平要求就越高，工业级设备造价也随之呈几何上升，而一些民用、消费类级别的3D打印设备虽然价格低廉，但输出精度不够，效果粗糙，工艺表现力不佳。近年3D打印设备已开始走进千家万户，如国内某著名品牌的消费级3D打印设备市场零售价格已经不到4000元。3D打印设备的普及所带来生活方式的改变和生活观念的变革，使3D打印技术以极低的成本融入商业市场和社会活动，这对动漫衍生品的开发企业提出了更高的要求。此外，不少企业为了节约动漫衍生品的开发成本，低水平盲目模仿，形态呆板，或者采用低表现度和物理稳定性不佳的材质，这也导致动漫衍生品粗制滥造居多，甚至产生安全隐患，必须引起重视。

四、结语

总之，数字雕刻改进了创作设计模式，解放了艺术家们的双手和思维。让设计师将精力专注于设计，使其可以充分发挥想象力和创造力。现代数字雕刻技术的出现，告别过去传统雕塑形式硬件条件限制和粉尘环境污染等弊端，简化了动漫衍生品的研制程序，缩短了产品的开发周期，让设计开发成本得到有效控制，实现了动漫衍生产品的快捷有形化。数字雕刻为3D打印行业注入了生机，对动漫衍生品的开发具有重要现实意义，刺激传统动漫衍生品向新型现代数字动漫转向，也深刻影响着动漫衍生品的商业运作模式。在普及性推广的同时，随之带来知识产权保护落后、发展水平参差不齐等亟须思考和解决的问题。我们既要坚定不移地加强动漫衍生品领域数字雕刻技术的研究与发展，缩小与美国、日本等这些技术水平发达的动漫强国的差距，但同时也应重视、权衡知识产权法规保护和3D打印产业发展两者之间的关系。■