Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. Обзор программы цифрового скульптинга (цифровой скульптуры) Sculptris

3D Скульптура

Цифровая скульптура (скульптурное моделирование или 3d скульптинг) - вид изобразительного искусства , произведения которого имеют объёмную форму и выполняются с помощью специального программного обеспечения, посредством инструментов которого возможно производить различного рода манипуляции над 3d моделями, как если бы скульптор работал над обычной глиной или камнем.

Технология моделирования скульптуры

Использование в программах для цифровой скульптуры различных инструментов может варьироваться; в каждом пакете есть свои преимущества и недостатки. В большинстве инструментов для моделирования цифровой скульптуры применяется деформация поверхности полигональной модели, благодаря чему её возможно сделать выпуклой или вогнутой. Этот процесс чем-то похож на чеканку металлических пластин, поверхность которых деформируют для получения необходимого узора и рельефа. Другие инструменты работают по принципу воксельной геометрии, объёмность которых зависит от используемого пиксельного изображения. В цифровой скульптуре, как и в работе с глиной, можно "наращивать" поверхность, добавляя новые слои, или наоборот, снимать лишнее, стирая слои. Все инструменты по разному деформируют геометрию модели, что облегчает и делает богаче процесс моделирования.

Ещё одна особенность этих программ заключается в том, что в них сохраняются несколько уровней детализации объекта, благодаря чему можно с лёгкостью переходить с одного уровня на другой, редактируя модель. Если изменить поверхность модели на одном уровне, то эти изменения коснутся и других уровней, т.к. все уровни взаимосвязаны. Разные области модели могут иметь полигоны различной величины, от маленьких до очень крупных, в зависимости от того, в каком участке модели они расположены. Различного рода ограничители (маски, замораживание поверхности и др.) позволяют редактировать поверхности, не затрагивая и не деформируя близ лежащих зон.

Основной особенностью воксельной геометрии является то, что она обеспечивает полную свободу над редактируемой поверхностью. Топология модели может постоянно изменяться в процессе её создания, материал можно добавлять, деформировать и удалять, что значительно облегчает работу скульптора со слоями и полигонами. Однако эта технология создаёт ограничения при работе с различными уровнями детализации. В отличие от стандартного моделирования, в вокселе изменения, внесённые в геометрию модели на более низком уровне детализации, могут полностью уничтожить мелкие детали на более высоком уровне.

Работать над цифровой скульптурой можно с использованием как трёхкнопочной или стандартной мыши, так и с графическим планшетом, что увеличивает возможности скульптора, позволяя ему буквально рисовать свои скульптуры, создавая более плавные и различные по толщине линии и деформации. Монитор-планшет в разы увеличивает скорость работы над скульптурой благодаря сенсорному дисплею и простоте обращения с моделью.

Применение

3D скульптура это ещё молодая, набирающая обороты технология моделирования, но несмотря на это, за сравнительно короткое время, она завоевала большую популярность во всём мире. Особенность цифровой скульптуры заключается в том, что она позволяет создавать модели с высоким уровнем детализации (десятки и сотни миллионов полигонов), что пока ещё недостижимо традиционными методами 3d моделирования. Это делает её наиболее предпочтительным методом для получения фотореалистичных сцен и моделей. В основном цифровая скульптура используется для моделирования высокополигональных, органичных 3d моделей, которые состоят из искривлённых поверхностей с большим числом крупных и мелких деталей.

В настоящее время, программы для цифровой скульптуры часто используют для улучшения и усложнения внешнего вида низкополигональных моделей, используемых в компьютерных и видеоиграх , за счёт создания различного рода карт неровностей . Сочетая грубые 3d модели с текстурными картами , картами нормалей и замещения, можно значительно улучшить внешний вид игровых уровней и персонажей , достигая высокой степени реализма компьютерной игры и экономя ресурсы компьютера. Некоторые скульпторы, работающие в таких программах как Zbrush и Mudbox зачастую сочетают процессы моделирования с традиционными 3d программами с целью более качественной визуализации и придания дополнительных эффектов для модели (например, волос и шерсти). Такие программы как 3ds Max, Maya и Modo включают в себя некоторые элементы и приёмы работы с моделью, похожие на инструменты в программах для цифровой скуьптуры, но значительно уступают последним.

Высокополигональные скульптуры нашли широкое применение в художественных и фантастических фильмах , в искусстве , в промышленном дизайне . Они так же используются в создании прототипов , фотореалистичных иллюстраций и для создания реальных скульптур в 3d печати .

Программы для цифровой скульптуры

Ниже представлен список программ для моделирования высокополигональных (от нескольких сотен тысяч до нескольких сотен миллионов полигонов) 3d скульптур:

Сложны для новичка и требуют предварительного освоения. И это далеко не один час плотного сидения за монитором! С чего начать?

Бытует такое мнение, что сейчас интереснее всего и правильнее стартовать со скульптинга. Бесспорно - дело увлекательное, к тому же очень много современных специалистов уже сейчас работают по новой схеме. Например, если бы раньше вы сказали: «я сначала слеплю модель в hi-poly на несколько миллионов полигонов, затем сделаю ретопологию в lo-poly, запеку карту нормалей, а потом раскрашу все в программе скульптинга» (об этом чуть позже), на вас бы посмотрели как на идиота, и… сказали бы «вот тебе 3ds max, фотошоп и мучайся». Сейчас все иначе. Многие начинают свою работу с лепки.

В последние годы все чаще стали произносить понятие «3D-скульптинг», и если раньше его считали высшим пилотажем 3D-моделирования, то теперь это просто один из необходимых рабочих навыков современного моделера. Речь идет о вылепливании форм с помощью специального набора программных инструментов. Примерно так как, это делает скульптор. Гх-м… 3D-скульптор.

Типичный автопортрет рядового 3D-скульптора. Хотя, чаще можно встретить гоблинов, драконов, монстров и астронавтов .

3D-скульптинг оказал большое влияние на следующие ключевые сферы 3D-моделирования:

1. Непосредственно само моделирование. Скульптинг упростил множество моментов, а также привнес много удобства в процесс создания сложных по структуре форм.
2. Текстурирование (теперь можно рисовать и редактировать текстурные карты прямо на поверхности 3D-объектов).
3. Низкополигональное моделирование (теперь низкополигональную сетку можно строить, создавать прямо на поверхностях высокополигональных объектов - ретопология). Либо же программы скульптинга при экспорте в другие пакеты на автомате переводят hi-poly на более низкое разрешение - автоматическая ретопология.

Правда и вымыслы

Несмотря на то, что сейчас есть несколько программ, которые работают именно с 3D-скульптингом, сама идея скульптинга, как такового, далеко не нова и раньше имела место практически во всех 3D-редакторах, связанных с полигональным моделированием. С помощью инструментов типа «магнит» можно было оказывать определенное влияние на вершины полигональной сетки. При этом можно менять радиус воздействия таких инструментов и т.п. К тому же все полигональные объекты можно разрезать и склеивать, а также раздроблять на большее количество вершин/полигонов, либо же уменьшать количество полигонов, используя инструменты и алгоритмы оптимизации.

Таким образом, даже на заре полигонального моделирования, из сфер/полусфер специалисты особо усидчивые, а главное, имевшие мощные компьютеры по тем временам, могли лепить человеческие лица. То есть, занимались скульптингом.

После этого, конечно, стало популярно NURBS-моделирование - моделирование, где поверхности создаются на базе несущих кривых линий, и довольно сильно развилось математическое моделирование - то есть объекты, их элементы либо вершины создаются на базе неких математических законов и формул. Сюда можно отнести как генераторы ландшафтов/волн, так и эффектов, связанных с частицами (огонь, дым, облака).

Технологически все стало накатываться как снежный ком, все технологии двигались параллельно. Тогда возник вопрос реализации реалистичных персонажей.

Итак, главные плюсы ZBrush: красивая идея моделирования на Z-сферах и довольно уверенное «держание» моделей с миллионами полигонов. В смысле алгоритмов распределения вычислительной нагрузки программа вне конкуренции - лидер сегмента. Также на высоком уровне и текстурирование. Возможна автоматическая ретопология при передаче/экспорте модели в другие пакеты - большая тема, если заинтересует, то можете самостоятельно найти множество информации в интернете.

Минусы : уж очень необычный интерфейс, программа иногда ведет себя нестабильно, поэтому лучше почаще сохраняться.

Как делается рисование текстуры прямо на 3D-объекте, мы посмотрим на примере другой популярной программы скульптинга - Autodesk Mudbox.

По эргономике интерфейса программа Mudbox более дружелюбна, чем ZBrush. Она понятна сразу. Работает в режиме самого стандартного скульптинга. Если начинать с нуля, то вы можете взять за основу некую модель-объект, потом с помощью инструментов вдавливания/выдавливания, придать ему грубую форму того, что вы хотите получить, затем увеличиваете уровень детализации (количество полигонов), вносите более тонкие коррективы и так далее. Детализацию выгоднее увеличивать с добавлением слоев в рабочий проект, что потом будет удобнее при экспорте.

Закрашиваем типовую модель из арсенала Mudbox

С самой полигональной моделью вы работаете, вращая её с помощью специального манипулятора в правом верхнем углу экрана, zoom - колесо мыши, а внизу под рабочей областью находится панель инструментов - всевозможные кисти и варианты для их применения: работа с вдавливанием/выдавливанием, текстурированием и так далее.

Работу в Mudbox можно назвать «цивилизованным скульптингом без претензий» - всё, что нужно, имеется.

Mudbox в значительной мере - это превосходный инструмент для 3D-текстурирования.

3 D- coat

Пожалуй, одна из самых продвинутых программ для скульптинга на сегодня - Piglway 3D-coat. Мне удалось когда-то поработать только с trial-версией продукта. Могу сказать, что впечатления остались очень хорошие, потому как все продумано до мельчайших деталей.

Многих, конечно, отпугивает интерфейс, правда, не знаю почему, по сравнению с ZBrush его можно назвать дружелюбным. В принципе, если вам не нравятся два варианта, описанных выше, рекомендую попробовать этот. Возможностей там очень много. Лично мне понравился инструментарий, позволяющий быстро реализовать сетку полигонов для lo-poly модели прямо на поверхности hi-poly объекта, и вся ваша задача - просто все правильно составить. Затем создаем UV-карту нормалей и т.п. В этом плане 3D-coat, пожалуй, лидирующая программа.

Также там очень интересно решены вопросы нанесения текстур на 3D-объекты, причем мало того, что можно накидывать лица с фотографий, так еще и пользоваться различными масками. Очень интересный по возможностям продукт.

Бесплатная альтернатива скульптинга - Blender (режим Sculpt Mode)

Сейчас скульптинг, его возможности, имеется практически во всех серьезных программах 3D-моделирования. Есть он и в бесплатной - Blender. Скульптинг там включается в специальном режиме Sculpt Mode, инструментарий кистей которого чем-то напоминает урезанный ZBrush, но, в принципе, вылепить вы можете все, что угодно.

Также в Blender имеется возможность создания lo-poly модели на поверхности созданной hy-poly. Вообще, стоит отметить, что у Blender’а есть практически всё, что можно встретить в профессиональных 3D-пакетах . Поэтому эту программу можно назвать альтернативой всему.

ZBrush - это стандартное приложение для цифровой скульптуры в 3D-индустрии. Используйте настраиваемые кисти для формирования, текстуры и рисования виртуальной глины, получая мгновенную обратную связь. Работайте с теми же инструментами, которые используются киностудиями, разработчиками игр и художниками по всему миру.

Системные требования:
·ОС: 64-разрядные версии Windows Vista или новее.
·Процессор: Intel i5 / i7 / Xeon или эквивалентная AMD.
·ОЗУ: 8 ГБ (Предпочтительнее 16+ ГБ).
·Жесткий диск: 100 ГБ (настоятельно рекомендуется использовать накопитель SSD).
·Планшет: Wacom или совместимый с Wacom (WinTab API.)
·Монитор: разрешение монитора 1920x1080 или выше с 32-битным цветом.
Видеокарта: все типы.

Торрент Цифровая скульптура в 3D - Pixologic ZBrush 4R8 P2 подробно:
Нововведения:
LiveBooleans.
Маскирование, применяемое к активному SubTool, теперь будет видимым, пока активен Live Boolean.
Смещение сетки для невыбранных SubTools теперь будет видимым, пока активен Live Boolean.

Кисти.
Устранены различные проблемы с Brush, связанные с использованием Morph Target. (Например, взаимодействие кисти ClayTubes с Morph Targets.)
Исправлены кисти, не поддерживающие настройки.
Стандартная кисть теперь имеет размер Adaptive Size, равный 0.
Размер кисти «Dynamic» теперь будет храниться в Brush.
Dynamic Brush Scale (в Preferences) теперь позволяет использовать более широкий диапазон значений.
Обновлена??кисть GroomClumps для устранения артефактов рендеринга.
Кривые кисти с использованием штриха «Dots» теперь работают с Lazy Mouse.
Кисть Classic Axis-lock (Shift-модификатор) теперь будет использоваться, когда Lazy Mouse будет отключена.

3D-концентратор печати.
Экспорт текстур с помощью VRML теперь поддерживает режим «Выбранный».
Решенная проблема с функциональностью «Move Bounding Axis to Origin».
Импорт STL теперь корректно импортирует цветные STL-файлы.

Другое.
Восстановленные отсутствующие материальные шейдеры, такие как: DoubleShader, TriShader и QuadShader.
Решенная проблема с Best Render не работает, если рендер BPR был отменен.
Исправлено UV-растяжение при создании Planar UV"s на модели.
LightBox теперь поддерживает OSX Aliases.
Радиус смешения материала теперь функционирует правильно.
Восстановленная функциональность TransPose Inflate.
Восстановлена??функциональность TransPose Clip.
Gizmo3D "TransPose All Selected SubTools" теперь отключает чересстрочный рендеринг, когда он неактивен.
Для открытия и закрытия контейнеров теперь требуется двойной клик по разделителю. Это должно предотвратить случайные щелчки, закрывающие контейнеры.
Команда ZScript теперь функционирует надлежащим образом. (ZScripts с использованием или выше.)
Экспорт Displacement карт в формате EXR теперь поддерживает символы Unicode.
Полоса прокрутки палитры SubTool больше не создает пустой список SubTool.
Исправлено Ghosting при манипулировании моделями в 3D.
Исключенные артефакты Layer при входе и выходе из режима записи.
Чертежные сетки в 2.5D теперь будут относиться к классической оси-блокировке (модификатор Shift).
Исправлены проблемы с настраиваемой палитрой, относящиеся к слайдерам и ярлыкам.
Исправлены проблемы с выпуском BPR с FiberMesh и обнаружением кромок.
Теперь ZBrush для Keyshot Bridge совместим с Keyshot 7.

Дополнительная информация:
Доступные языки:
Английский, Французский, Испанский, Немецкий, Китайский, Корейский

Процедура лечения:
1. Запустите файл ZBrush_4R8_Installer_WIN.exe от имени администратора и уставновите программу на компьютер.
2. Запустите файл ZBrush_4R8_P2_Updater.exe из папки Update.
3. Скопируйте файл ZBrush.exe из папки Crack в папку назначения с заменой.
4. Получайте удовольствие.

Цифровая скульптура

Александр Мигунов, Семен Ерохин

Жанры изобразительного искусства скульптура и живопись находятся в состоянии в некотором роде внутреннего конфликта. Живопись как более элитарное искусство воспитывала у человека культуру «смотрения», формировала таким образом через зрение, эстетический вкус. Это отмечал Леонардо да Винчи, пренебрегавший скульптурой из-за ее чрезмерной натуралистичности и высоко ценивший живопись, в которой художник силой своего таланта создает иллюзию существования третьего измерения. Все это сделало живопись наиболее репрезентативным искусством с широкими возможностями отображать не только портретное сходство, чем в основном ограничивалась скульптура, но и добиваться тончайших нюансов в передаче переменчивых состояний природы. О том, что живопись зашла в тупик, впервые заявили ранние модернисты, выступавшие в своих манифестах против любых форм станкового искусства, занимавшегося всего лишь удвоением реальности.

В позднем модернизме (постмодернизме) это отношение к репрезентации реальности еще более выражено. Но отказавшись от репрезентации, постмодернизм не отказался от фигуративности, которая в новых условиях потеряла свой привычный живописный вид, приобретя ярко выраженные скульптурные черты. В этом легко убедиться, обратившись к первым опытам поп-арта и различным типам инсталляций в изобразительном искусстве. Буквально ворвавшаяся в искусство цифровая скульптура по-своему примирила долго враждовавшие ведущие жанры изобразительного искусства. Подобно сиренам у Гомера, притягательным и коварным, электронные выразительные средства позволили создать такой емкий, но говоря словами Ж. Бодрийяра «хитрый, коварный и безнравственный» тип симуляции окружающей реальности, в котором таинственным образом не только соединились, но и многократно усилились все прежние достоинства живописи и скульптуры. Да и цифровая скульптура далеко ушла от своей вчерашней застывшей трехмерности, добиваясь в масштабах 3D, 4D, 5D… новых, неизвестных ранее кинетических и анимационных эффектов.

Первые опыты по созданию скульптур на основе их компьютерных моделей были проведены в конце 1960-х годов американскими художниками и программистами Р. Мэллери (R. Mallary) и Ч. Ксури (Ch. Csuri), а также немецким философом и математиком, специалистом в области информационной эстетики Г. Несом (G. Nees). Их эксперименты позволили американскому художнику и программисту В. Коломийцу (W. Kolomyjec) уже в первой половине 1970-х годов выделить в рамках изобразительного искусства компьютерную скульптуру.

В 1967 году Р. Мэллери перенес в цифровую среду осуществлявшиеся им в 1940—1950-е годы эксперименты по созданию «кинетических скульптур», которые описывал как «мультипланарное1 последовательное проецирование изображений», а также более поздние художественно-эстетические исследования 1960-х годов, продолжавшие поиски конструктивистов, неодадаистов и неопластицистов. Специально для проектирования скульптур он разработал диалоговую компьютерную программу TRAN2, с помощью которой спроектировал множество работ, часть из них была реализована в материале.

В 1968 году исследования по художественной визуализации математических функций для трехмерного пространства расширил Ч. Ксури. Он создал серию работ скульптурной графики (sculpture graphic) «Трехмерные поверхности» (Three Dimensional Surfaces), одна из которых («Гребни времени») в том же году была воплощена в материале с помощью фрезеровального станка с числовым программным управлением (ЧПУ). Эту технологию «материализации» компьютерных моделей скульптур в 1968 году использовал также Г. Нес.

Фрезеровальные станки с ЧПУ (технология CNC-Milled) до сих пор применяются при создании скульптур (особенно больших размеров) из материалов, допускающих механическую обработку (Д. Коллинс (D. Collins) «Twister», 2003; Р.М. Смит (R.M. Smith) «EphesianCybering», 2003; и др.). Тем не менее будущее цифровой скульптуры связывают в первую очередь с распространением технологий быстрого прототипирования (Rapid Prototyping — RP), позволяющих по компьютерным моделям формировать трехмерные материальные объекты, постепенно наращивая материал или изменяя фазовое состояние вещества в заданной области пространства.

Первые разработки в этой области проводились во второй половине 1980-х годов, но уже сегодня благодаря технологии быстрого прототипи-рования создаются объекты, идентичные их виртуальным моделям (так называемый процесс WYSIWYG — от англ. What You See Is What You Get: «что видишь, то и получишь»), а на повестке дня уже стоит вопрос об их трансформации в технологии «быстрого производства», чтобы на основе компьютерных моделей выпускать не прототипы, а сами изделия.

Поскольку основное направление развития быстрого прототипиро-вания — послойное изготовление трехмерных объектов, многие скульпторы и исследователи считают, что в отношении созданных с их помощью художественных произведений правомерно использовать термины «цифровая пластика», «цифровая лепка» или «цифровое ваяние».

В художественной практике для «материализации» цифровых скульптур наиболее часто используют: — стереолитографию (Stereolithography — SLT), в основе которой лежит процесс послойного отверждения жидкого фотополимера; — моделирование при помощи склейки (Laminated Object Modeling — LOM); — селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering — SLS), когда изделие формируют, последовательно нанося тонкие слои порошка пластика, металла или керамики, который затем спекается лазерным лучом; — нанесение термопластов (Fused Deposition Modeling — FDM), формообразование путем подачи термопластичного материала через выдавливающую головку с контролируемой температурой; — различные технологии склеивания порошков (Binding Powder by Adhesives), где формообразующим материалом служит специальный порошок, а в качестве связующего — жидкий клеевой состав на водной основе, поступающий через струйную печатающую головку, склеивая порошок и формируя слои создаваемого трехмерного объекта. Преимущества данной технологии — достаточно высокая скорость «печати» и возможность получения полноцветных объектов. Для обозначения технологии склеивания порошков обычно используют термин «3D-печать», а сами устройства называют 3D-принтерами.

Одним из первых художников, обратившихся к технологии стереолитографии был К. Лавин (Ch. Lavigne), в чьем творчестве самым удивительным образом объединены математика и поэзия, мифология и наука. Сам художник определяет его французским словом metissage («скрещивание», «гибридизация» и «смешение»), подчеркивая, что в своем эстетическом мире ему не приходится делать выбор между формами искусства, так как все они являются поэзией. Он утверждает, что для скульптора как «поэта форм» цифровые технологии открывают принципиально новые возможности, чтобы материализовать «творческий глагол», и сегодня «впервые в человеческой истории виртуальный объект описанием можно превратить в реальный: Ex Machina, Per Vox!». Первой работой художника, выполненной с помощью стереолитографии, была скульптура «Chant Cosmique» (1994), затем триптих «Regeneration du Monde» (1996—1998), позднее воспроизведенный в алюминии. К. Лавин использовал и другие технологии быстрого прототипирования, часто употребляя в отношении работ, созданных с их помощью, термин «робоскульптура» (robosculpture).

На возможностях цифровых технологий «материализации» виртуальных моделей был основан проект «Telesculpture» К. Лавина и А. Вит-кина (A. Vitkine), с которым они еще в 1992 году основали ассоциацию «Ars Mathematicа», а в 1993-м организовали первую выставку цифровой скульптуры «La 1ere Exposition Mondiale de Sculpture Numerique» в Па-риже. Вторая выставка «Intersculpt» состоялась в 1995 году. Она стала результатом сотрудничества европейской «Ars Mathematicа» и американской «Computers and Sculpture Foundation (CSF)» и прошла одновременно в Galerie Graphes в Париже и Silicon Gallery в Филадельфии. Между двумя выставочными площадками была проведена видеоконференция, а по Интернету передана первая «телескульптура» — работа С. Диксона

(S. Dickson) «Surface Minimale», материализованная в Париже с помощью технологий стереолитографии (SLT) и моделирования при помощи склейки (LOM).

В конце 1990-х — начале 2000-х годов М. Риис (M. Rees) использовал стереолитографию в художественно-эстетических исследованиях «спиритуально-психологической анатомии» («spiritual/psychological anatomy») органических форм (серия «Anja Spine», 1998), а М. Ла Форт (M. La Forte) — утилитарных объектов в духе дада и поп-арта («Steel City», 1998; «American Radiator», 1998; «Dixie Edwards», 1998; «Time Switch», 2001; и др.). Модели, созданные с помощью технологий быстрого про-тотипирования, часто выступают как промежуточные при создании скульптур традиционными методами. М. Перминтер (M. Parmenter), например, использует SLT-модели для выполнения абстрактных скульптур из серебра.

Аналогичным образом действует американский художник Ж. Бру-вель (G. Bruvel). (На сайте художника процесс описан на примере работы «The Passage».) Для моделирования этой скульптуры он использовал пакет Autodesk Maya 5.0. Проектируя голову Психеи, скульптор применил технику «экструзии2 формы из куба». Цифровые технологии позволили ему очень тщательно проработать детали будущей скульптуры и текстуру ее поверхности.

Проектируя лицо Психеи, Ж. Брувель обратился к методу моделирования с помощью полигонов и подразделенных поверхностей (Modeling with Polygons and Subdivision Surfaces). Начав с формирования «грубых» черт с помощью простых полигонов, он экструдировал получившуюся поверхность в различных направлениях, создавая более сглаженные формы и намечая основные элементы лица и наконец проработал детали, корректируя форму. Вспомним, как работал с лицом по фотографиям Энди Уорхол. Руководствуясь эстетическим кредо: «Если не все прекрасны, то и никто не прекрасен!», он убирал морщины, срезал двойные подбородки, глаза делал ярче, а губы — чувственнее. Уорхол вручную делал то, что сегодня выполняют на компьютере.

Для подготовки виртуальной модели к физическому воплощению с помощью стереолитографии Ж. Брувель обычно использует программное обеспечение Magics RP. Но поскольку конечной целью является создание бронзовой скульптуры, он предварительно разбивает модель на элементы, пригодные для изготовления формы, которую потом можно применять для традиционных технологий литья.

В арсенале Ж. Брувеля также технология селективного лазерного спекания. Так, при создании набора шахмат «Mechanical World — vs Natural World» и скульптуры «Mask of Sleep» был использован принтер прямой печати металлом R-1 от ExOne/ProMetal.

«К этому методу прибегает немецкий художник и скульптор Б. Гросс-ман (B. Grossman), например при создании «Математических моделей» («MathModels») — скульптур, чтобы репрезентировать эстетику сложных геометрических тел. Скульптуры выполняются в материале в различных масштабах. Самые маленькие художник обозначает как «Pocket Art». Несмотря на то что большую часть работы над скульптурой составляют цифровые технологии, на завершающих этапах, при механической и химической финишной обработке поверхности, он использует традиционные материалы.

Поскольку цифровые технологии позволяют создавать на основе одной виртуальной модели неограниченное число материальных копий различного масштаба, финишная обработка традиционными приемами придает каждой скульптуре уникальность. Именно поэтому работу над многими скульптурами Ж. Брувель завершает в технике ручной росписи.

Теперь компьютерным системам переданы технические операции, связанные с созданием художественного произведения. В качестве примера можно привести работы немецкого художника К. Сандера (K. Sander) из проектов «People 1:10» (1998 — 2001), «1:7,7... Unlimited» (2001) и «1:9,6» (2002), представляющих собой «скульптурные миниатюрные портреты людей». Процесс полностью компьютеризирован: от цифрового сканирования человека до воплощения в материале с помощью технологий быстрого прототипирования.

Несмотря на то что работы представлены в виде «скульптур», они являются не репрезентациями, а масштабными копиями человека, и с этой точки зрения могут быть отнесены скорее к произведениям концептуального искусства . Здесь художник не участвует ни в создании композиции, ни в процессе ее воплощения в материале.

Выполненные в цифровой среде трехмерные проекты скульптур необязательно получают материальное воплощение. Более того, иногда оно и не предполагается. Такие работы обычно обозначают термином «виртуальная скульптура» (см. об этом подробнее: ).

Оригиналы цифровых скульптур представляют собой, по выражению Г. Брувеля, «цифровую информацию», состоящую из точек, границ и планов, хранящихся в памяти компьютера в цифровом формате. Они доступны для перцепции только в форме нецифровых репродукций.

Таким образом, современные цифровые технологии позволяют создавать полноценные художественные произведения двух типов: без объективирования в материале (существующие в виде файла данных) и с материальным воплощением, в том числе с последующей доработкой с помощью традиционных художественных техник. Последние в соответствии с предложенной нами классификацией (см. подробнее: и др.) могут быть отнесены к традиционно-цифровой форме скульптуры.

Для целей перцепции цифровые скульптуры могут быть визуализированы на экране 2D-монитора или предъявлены реципиентам с помощью специальных устройств, таких как шлемы виртуальной реальности или 3D-мониторы. Распространение подобных устройств — важное условие становления цифровой скульптуры, однако копии компьютерной модели не осязаемы. Качество, которое всегда было присуще скульптуре, больше не является ее необходимым свойством . Эта проблема решается в рамках компьютерных систем, позволяющих реципиентам получить возможность тактильного контакта с виртуальным трехмерным объектом.

Одно из интересных решений, которое может быть рассмотрено как техника цифрового рельефа, разработанный в 2006 году японскими специалистами под руководством Й. Кавагучи (Y. Kawaguchi) экран «Gemotion». При проецировании изображения на эластичный экран видеоданные передаются также на расположенные за ним пневматические цилиндры, которые могут в определенных пределах изменять форму экрана, придавая изображению дополнительную пространственную глубину.

Как одну из форм цифровой скульптуры можно рассматривать и трехмерную лазерную графику с технологией трехмерной лазерной гравировки, которая позволяет создавать трехмерные композиции в объеме прозрачных материалов. Трехмерная графика формируется преимущественно в автоматическом режиме на основе заранее созданной трехмерной компьютерной модели, например, работы Б. Гроссмана из серий «Biology», «Astronomy» и «Physics».

К цифровой скульптуре относят работы, созданные с применением микропроцессорных элементов, а также художественные объекты, имеющие микропроцессорное или компьютерное управление («кибернетические скульптуры» Э. Игнатовича (E. Ihnatowicz) «Sound Activated Mobile (SAM)», 1968; «Senster», 1970).

В первом случае микропроцессоры несут двойную нагрузку, выполняя функции элементов электрической и «эстетической» схем. Это «аудиотрон» (audiotron) П. Теризакиса (P. Terezakis) «Sound Blinker» (1983); цифровые электронные «растения», реагирующие на внешние стимулы («House Plants», 1984), Дж. Сирайта (J. Seawright), а также его более поздние работы «Ursa Major» (2001), «Orion» (2002) и другие, ставшие продолжением исследований в области эстетики «интерактивных скульптур», начало которым (с применением аналоговых устройств) было положено в 1960-е годы («Watcher», 1965; «Captive», 1966; и др.); «Машины для принятия решения» из серии «Homage to Norbert Wiener» (1982—1995) Р. Веростко (R. Verostko) и многие другие.

Сегодня можно создавать сложные кинетические скульптуры даже из таких «аморфных» материалов, как вода. Компьютер используется не только как средство для проектирования и визуализации, но и как элемент управления формой и содержанием художественного произведения, например, в работах Ю. Поппа (J. Popp) «Водопад информации» («bit. fall», 2001—2006) и «Поток информации» («bit.flow», 2005—2008). В рамках первого проекта вода используется как посредник между информацией о текущих событиях в мире и зрителем, а компьютер не только позволяет синхронизировать работу 320 электромагнитных клапанов, с тем чтобы капли воды, падая, формировали растровый рисунок, но и с помощью статистических методов выбирает из различных интернет-ресурсов «знаковые слова», формируя содержание инсталляции . Второй проект акцентирован на организацию складывающихся в буквы и слова аморфных цветовых форм.

Характер использования цифровых технологий при создании скульптур, имеющих микропроцессорное или компьютерное управление, позволяет рассматривать такие работы как произведения традиционно-цифровой скульптуры.

В последнее время все больше исследователей обращаются к эстетическим и этическим проблемам, связанным с искусственными формами жизни. Один из них — американский художник Б. Эванс (B. Evans). Продолжая исследования Марселя Дюшана, Ласло Мохоя-Надя и Жана Тенгли, он изучает «электромеханические формы жизни», чтобы выявить «связи между редуктивистской скульптурной формой и эстетикой поведения». С помощью кинетической скульптурной инсталляции «ZOIC» (2008) Эванс пытается понять особенности взаимоотношений человека со сложными организмами — птицами, домашними животными и самое главное — с «небольшими цифровыми машинами». Рассказывая о своем проекте, художник приводит известное высказывание Э. Дейкстры: вопрос, «умеет ли компьютер думать», имеет не больше смысла, чем вопрос, «умеет ли подводная лодка плавать». Эванс полагает, что ученый не утверждал, будто компьютеры действительно могут мыслить, но пытался приписать машинам, которые нас окружают, тотемические признаки, обнаруженные в животном мире. Пользователи часто относятся к компьютерам и другим цифровым машинам, как к живым существам. Исследователь пытается найти грань, за которой различные физические действия, выполняемые машинами, могут быть восприняты человеком как осмысленное поведение.

Этой же проблеме Эванс посвятил работу «BehaviorD» (2009), представляющую собой динамическую композицию из пяти автономных сфер на тонком стальном основании, каждая из которых имеет сложную электронную и электромеханическую «начинку», позволяющую ей осуществлять «выбор» и бороться за доминирующее положение в своем «киберценозе».

Некоторые произведения электронной кинетической скульптуры посвящены непосредственному исследованию искусственного творчества. Один из них — проект «Роевая живопись» («Swarm Paintings», 2003), осуществленный Л. Моурой (L. Moura) в рамках концепции симбиотического искусства. Работа представляет собой «рой» действующих на основе модели развития колоний муравьев «автономных роботов, каждый из которых способен ориентироваться в пространстве, отыскивать на холсте цветовые пятна и укрупнять их по своему усмотрению при помощи имеющихся у него маркеров» (см.: ). После убедительной демонстрации способностей роботов к живописи их способность к спариванию (продемонстрированная П. Граньоном (P.Granjon) в работе «Разнополые роботы» («Sexed Robotswarm»), 2005) представляется очевидной. О том, что грань между естественным и искусственным чрезвычайно тонка, свидетельствует также эксперимент робототехника Ф. Госьера (1994) с роботами, действующими, как люди: сначала они изменяют окружающую среду, потом изменяются сами в новых, созданных ими самими условиях (см.: ).

В 2009 году к созданию кибернетических скульптур обратился также Й. Кавагучи. Его «киберорганизмы» получат возможность распознавать визуальные образы и биологически достоверный механизм движений, а их поведение будет имитировать поведение живых организмов, включая инстинкт самосохранения. Проект направлен на решение в первую очередь научно-исследовательских задач. Но созданные Кавагучи образы фантастических «роботов-многоножек» позволяют рассматривать его как художественный проект, демонстрирующий возврат к единству науки и искусства.

1 Мультипланарное — от мультиплан (от лат. — multum много и planum — плоскость).

2. Экструзия (от позднелат. extrusio — выталкивание) — технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие.

Литература

1. 3 Московская биеннале современного искусства: каталог / под. общ. ред. Н. Молока. М.: Артхроника, 2009.

2. Ерохин С.В. Эстетика цифрового изобразительного искусства. СПб.: Алетейя, 2010. (Цифровое искусство).

3. Деннет Д.С. Виды психики: На пути к пониманию сознания / пер. с англ. А. Веретенникова. М.: Идея-Пресс, 2004.

4. Эволюция от кутюр: Искусство и наука в эпоху постбиологии. Ч. 1 / сост. и общ. ред. Д. Булатова. Калининград: КФ ГЦСИ, 2009.

5. Kolomyjec W.J. The Appeal of Computer Graphics // Artist and Computer. Ed. by R. Leavitt. N.Y.: Harmony Books, 1976. Pp. 45-51.

6. Paul C. Digital art. New ed. L.: Thames & Hudson, 2008.

7. Virtual and Rapid Manufacturing: Advanced Research in Virtual and Rapid Prototyping / Ed. by P.H. da Silva Bartolo. Taylor & Francis, 2007.

8. Wands B. Art of The Digital Age. L.: Thames & Hudson, 2006.

Ищите уровни детализации

Одним из наиболее сложных вещей для художника это видеть уровни детализации - смотреть на объект с критической точки, что бы уметь разделить объект на важные формы от лишних деталей. В начале, важны только пропорции и основные большие формы, все лишние и мелкие детали должны быть проигнорированы для дальнейшей работы. После того как основные, большие формы правильны, мелкие детали легко ложатся на место.

Большие, основные формы, которые вы видите, когда вы сглаживаете ваш взгляд на объект, являются необходимыми в начале. Детали могут подождать.

Наш референс имеет много уровней деталей, от больших пропорций до маленьких мускулов и складок кожи. Правильно организованный процесс работы является в систематическом построении модели от больших форм к маленьким. Различные уровни сетки модели в ZBrush(subdivisions levels) дают нам хорошую организацию рабочего процесса для работы над уровнями детализации. Каждый sub-уровень дает нам разный уровень детализации, чем больше sub-уровень тем больше "пластелина", с которым можно работать. Всегда работайте на соответствующем sub-уровне в зависимости от размера деталей, которые вы пытаетесь добавить к модели. Это позволяет вам правильно организовать вашу модель и упрощает работу в высоко полигональном моделировании. (Я игнорирую иногда это правило, когда я моделирую мускулы используя кисть "clay tubes", она требует большего числа полигонов - по ощущению. Несмотря на это, как вырисовывается необходимая мне форма, я возвращаюсь к этому дисциплинарному подходу).

Анатомия и Ecorche (рисунок/скульптура фигуры, показывающей мышцы тела без кожи)

Весь успех изображения фигуры - является твердое понимание человеческой анатомии. Человеческая анатомия на столько сложна, что без прочного фундамента ззнаний мелкие детали анатомии остаются незамеченными или же замеченными, но расположенные в неправильном месте. Это не комплексное изучение анатомии, для неё нам бы понадобилось гораздо больше места и времени, чем мы располагаем, но мы коснемся нескольких важных аспектов анатомии. В дополнение каждому хорошему художнику обязательно нужна хорошая книга по анатомии. Меня постоянно спрашивают какая книга лучше из такого большого выбора хороших и плохих. Мой список лучших книг по анатомии вы можете увидеть .

Наш референс это анатомическая симфония, мы должны хорошо в ней разобраться перед тем как будем проигрывать её с закрытыми глазами. Важно понимать, что и где находится под кожей. Мы не хотим исказить фигуру не правильно разместив мышцы и кости. Мы делаем наброски фигуры без кожи поверх наших референсов, что бы понять расположение и работу мускулатуры. Ecorche - это один из лучших инструментов, помочь художнику понять анатомию. Этот процесс может показаться простым, но как говорили мои многие студенты: "Это гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд." Откройте книгу по анатомии рядом с вашим референсом, найдите и прорисуйте поверх референса все группы мышц, внимательно прослеживая их начало, окончание и пересение с другими мышцами. Некоторые мышцы обнаружить очень просто, другие тяжело, вам предстоит проделать небольшое расследование, как детективы, что бы обнаружить скрытые группы мышц, которые спрятались под кожей и жиром.

Подсказка: В начале найдите и обозначите соединение костей и их направление, далее обозначите прилегающие группы мышц, это помет разместить все остальные группы по местам. С продвижением рисунка все мышцы и кости должны сложиться вместе как какой то пазл, где все части дополняют друг друга.

Моделирование

Как бы ни было приятно говорить о художественных основах, есть практические проблемы, которые нужно решить, как только мы начинаем моделирование в ZBrush. В обычной скульптуре мы сначала должны подготовить арматуру с правильными пропорциями для дальнейшего нанесения глины. В цифровой среде мы объединяем этот этап: подготавливаем болванку (базовую сетку, проверяем петли(loops) и полигоны и т.д.), настраиваем позу при помощи арматуры ZSpheres.

Руководство по построению болванки (base mesh)

Всегда используйте полигоны (четырехугольники)

Если вы не можете обойтись без треугольников, спрячьте их подмышкой или в нижней части стопы. ZSpheres хорошо подходят для построения модели с четырехугольниками (хотя ими не так удобно работать в районе ног и рук).

Не беспокойтесь о форме

Ваша болванка не должна выглядеть великолепно с самого начала. Самое главное, что ваша модель построена из полигонов (quads) и ребер, где вы в них нуждаетесь; формы и пропорции можно будет добавить или изменить в процессе работы. Как вы можете видеть из моего скромного примера базовой сетки, всё волшебство происходит в ZBrush-е. Эта программа на столько хороша в корректировки положение вершин и изменении пропорций (TransPose), что нам только нужна основная форма, которую мы постепенно доведем до ума. Вы можете смеяться над моей болванкой, но помните это только отправная точка.

Lowpoly (сетка с минимальным кол-вом полигонов) лучше.

Сетка с минимальным количеством полигонов хорошо редактируется одним перемещением вершины. Простая сетка хороша для корректировки пропорций, но для анимации и позирования я добавляю один или два sub-уровня.

Петли (edge loops) делают свою работу.

Хотя петли не так важны при цифровой лепке, стоит взять за привычку строить вашу модель с петлями (edge loops) - они могут быть очень полезными. В модели, построенной с правильными петлями, вам понадобиться меньше полигонов для подготовки формы и вы не будете чувствовать себя как на поле битвы против неправильных граней. Петли должны повторять направление основных мышечных групп по направлению их деформации. Я так же использую петли как ориентиры для критических точек скелета. Я бы предпочел иметь петли на линии ключицы и вокруг бедер, которые представляют подвздошные гребни.

Создавайте квадратные полигоны.

Не создавайте длинных полигонов. При делении сетки (subdividing) при цифровой лепке, длинные полигоны делятся на длинные микрополигоны, с которыми неудобно работать, так как они убивать пластику при работы с различными кистями.

Стремление к полигонам одинакового размера.

Насколько это возможно старайтесь избежать излишнего количества полигонов вашей болванки. Избегайте области с мелкими деталями, это поможет спасти сотни тысяч полигонов, когда сетка разделена (subdivided), это позволит вам добавить еще один уровень деления с той же доступной памятью. Помните: деля один полигон восемь раз вы получаете 65,538 полигонов. (А кому нужно столько много полигонов под каждым ногтем?)

Конечно, если вы моделируете для производства, существуют различные требования, но эффективность все равно важна. Кроме того, если вы знаете что у вас будет модель с областями с непропорционально большими деталями, вы захотите сделать сетку болванки в этих местах гуще. (Или вы можете воспользоваться HD геометрией ZBrush).

Скульптурная лепка в ZBrush

И вот когда наша болванка готова, пришло время для потехи. Давайте рассмотрим все шаги для развития нашей модели в готовую цифровую скульптуру.

1. Блокировка симметрии

Пока наша модель находится в позе Т, мы должны сделать важные изменения симметрично относительно центра модели, мы должны отредактировать такие места, как руки, ноги, голова и основные области тела. Мы подкорректируем сетку на первый взгляд, имея ввиду, что большая часть мышц, поверхностей и форм изменятся когда фигура примет свою позу. Когда тело меняет позу, сдвигаются кости и мышцы, кожа натягивается и гравитация действует на каждую деталь, изменяя первичную форма тела. Поэтому просто подгоните модель к основным формам человеческой фигуры, проверти все скелетные ориентиры(суставы) для удобства в позировании модели.

2. Постановка модели в позу

ZBrush дает нам выбор инструментов для придания модели необходимой позы. В данной модели я использовал ZSpheres арматуру для позирования, а затем редактировал при помощи инструмента TransPose. Для захвата правильной постановки и жеста позы, IK rig был бы идеален, но ZSpheres дает нам быструю возможность в интерактивном режиме настроить позу вращая ZSpheres. TransPose это тоже хороший инструмент, но я советую использовать его для корректировки и улучшения позы. (Перерисовывая маску и правильно настраивая положения кости/оси, вы тратите много времени, когда пытаетесь точно попасть в нужную позу.) Так что с арматурой ZSpheres мы выставляем позу, затем лепим и дальше используем TransPose при необходимости.

3. Проверьте пропорции и положение сетки.

После позирование модели, стоит проверить пропорции и сетку, так как деформация модели обычно проходит не качественно. На этом этапе мы восстанавливаем нашу сетку, перемещая вершины обратно на свои позиции, обращайте внимание на положение петель в областях бедра, ключиц и лопаток.

Подсказка: Помните о строении и положении костей, именно они держат весь объем фигуры. Поверхность модели всегда должна быть поверх костной арматуры, обратите внимание на грудную клетку и область таза. Любые нарушения быстра разрушать впечатление целостности модели.

4. Корректируйте пропорции с инструментом TransPose.

С продвижением работы мы редактируем ошибки в пропорциях модели, созданные ранее. (Я обнаружил МНОГО таких ошибок в процессе работы от начала и до конца.) Создайте новый слой и используйте инструмент TransPose для решения проблемы. TransPose один из сильных инструментов программы поэтому тщательно его изучите. Вы будете использовать его часто.

5. Найдите "телесные ориентиры"

Телесные ориентиры это твердые точки под кожей фигуры (там где кости почти находятся на поверхности), они помогут нам правильно расположить мышцы на теле. Первым делом мы находим эти точки и только потом оснащаем фигуру мышцами между ними. Они дают нам уверенность в правильном расположении мышц от их начала и до конца. (Этот предмет мы исследовали в рисунках ecorche). Фильм выше, показывает мне расположение лопаточной части - критических точек верхней области спины. А затем следуя анатомии фигуры я правильно размещаю трапециевидные, дельтоиды и другие основные группы мышц спины.

6. Зарисовка мышц и анатомии.

Теперь необходимо добавить мышечную массу. Обычно я рисую объем мышц кистью "clay tubes" с круглой альфой (№06) на самом высоком sub-уровне деления. Мне нравиться чувствовать кисть и постепенное наращивание объема легко контролировать. Как только набраны нужные формы, я сглаживаю острые ребра и уточняю переходы. Ниже предлагаются ссылки на несколько фильмов, которые показывают лепку различных частей тела, связанные непосредственно с нашей скульптурой.

7. Точность оценки

Нажмите на картинку для увиличения

Сравнивая пространства вокруг скульптуры (референс) и нашей цифровой скульптуры, мы видим, что они очень близки, хоть и не идеально. Но как говорится: "Достаточно близко для работы правительства и компьютерной графики." (Close enough for government work and computer graphics.) Не обманывайте себя, думая что ваша модель является точной. Вы должны сохранять бдительность и быть беспощадно объективным, сравнивая модель с референсом. Если у вас возникло чувство, что это просто выглядит не так, постарайтесь забыть редактировать детали. Начните проверку с пропорций (такие вещи, как отношение длины предплечья к длине плеча, голени к бедру и т.д.), а затем проверьте позу. Посмотрите внимательно на углы соединения суставов, используйте негативные области (как на картинке выше) для помощи. Не редко неправильное расположение мышц может испортить всю модель. Если большие формы и углы правильные, ваша модель будет выглядеть хорошо, независимо от мелких деталей.

8. Добавляйте переходы (transitions).

После того как поза, большие формы и мышечные массы с уверенностью занимают своё законное место, пришло время что бы уточнить плоскости перехода между мышечными группами. Это очень кропотливая работа. Если мышцы расположены правильно, то этот процесс становится быстрым и как правило, включает в себя работу над деталями с тонкой кистью для подчеркивания вогнутостей и выпуклостей формы. Это как добавление акцентов в картину. Они делают форму "pop". (Но не в случае если модель деформирована, в этой ситуации они не помогут - смотрите пункт 7.)

Волосы и ткань.

Волосы.

Технику для изображения волос легко исполнить.

Используйте кисть "clay tubes" с высотой 80. Это позволяет охватить весь спектр карты альфа.

Выберите сферическую карту для альфа канала №35.

Создавайте пряди волос формы запятой.

Переходите к ZSub. С маленькой кистью вырезайте локоны и делайте резкие переходы между кудрями.

Маленькой кистью делайте продолжительные мазки вдоль направления локонов.

Ткань.

У нашей скульптуры ткань является одним из главных элементов, который мы должны построить. Отправной точкой для модели ткани стало, как и для фигуры лоуполи модель, которая повторяет топологию нашего материала. Я начал работать с болванкой в 112 полигонов.

Я не старался скопировать один в один поведение ткани на скульптуре и позволил себе по импровизировать в некоторых её областях.

Используемые кисти: Clay tubes, Standart, Pinch и Smooth.

Заключение

сказано и сделано, здесь вы можете посмотреть на конечный вариант цифровой скульптуры в разных ракурсах и в ролике вращения в 360 градусов .

Весь этот урок был посвящен изучению и обучению. Так что же я выучил (Я уже имел опыт работы со скульптурой человеческой фигуры)? Этот урок позволил мне закрепить известные мне вещи, некоторые из них вспомнить. Независимо от опыта, каждый урок дает вам новые навыки и знания. Самыми важными аспектами для меня стали: Изучение и проверка негативных пространств для сравнения. Не давайте "отстать в развитии" ни одной части тела в процессе работы. Сохраняйте развитие частей модели вместе, иногда я оставляю тяжелые детали на потом, опасаясь их решения.

Анатомия

Несколько важных моментов, которые я узнал изучая скульптуру:

1. Латеральный мыщелок бедренной кости (имеется ввиду, конечно, головка малоберцовой кости, на внешней части ноги под коленом) действительно иногда виден, и очень явный на скульптуре. (И вообще все колено состоит из больше количества конструкций).

2. Сложно соблюдать общие пропорции двигая плечо вперед-назад.

3. В данном случае правое плечо выдвинуто вперед, частично двигая лопатку по окружности грудной клетки, этим растягивая трапецвидную и ромбовидную мышци и широчайшую мышцу спины (latissimus dorsi musculus).

4. Левое плечо идет обратно, группируя эти мышцы вверх, плечо сужается, ключица вращается обратно в форме дуги.

5. Наружная косая мышца живота может оказаться практически прямоугольной у некоторых людей, если смотреть сбоку, как на нашем референсе.

6. Ноги и руки всегда тяжело моделировать и лепить. Они имеют большое количество плоскостей, которые очень выразительны. Они требуют большого затрата времени что бы правильно получиться.

Моделирование с живой натуры. В следующем уроке мы рассмотрим процесс моделирования с живой натуры, а так же другие важные вопросы по моделированию фигуры. Если у вас есть интересные темы, пожалуйста опубликуйте их и я постараюсь включить их в одном из следующих своих уроках.

Перевод статьи - coldvalley