作者：赵睿翔 单位：上海大学美术学院数码系教师
事实上，三维数码的实现不仅是基于计算机技术，更是源于对现实世界的掌握和理解。人们将现实中的自然规律归纳总结为数学公式，并由计算机运算出结果展现出来。所以，三维数码世界来源于现实世界却又不同于现实世界，掌握它们的共同点和区别不仅有助于更快掌握相应的软件技能，还有助于根据三维数码世界的艺术表现特点，创作出更出色的作品。
从现实世界到三维数码世界
要进行三维数码造型，首先需要在计算机中构建一个三维数码的世界，一个透过显示器薄薄的一层平面就能让人感受到其深度和广度的虚拟空间。这就需要将人们对现实空间的感受和认知转换到计算机语言中去。首先，什么是空间？似乎不同的领域对空间的解释各有不同：几何学将空间看作是独立而相互正交的方位数，一般是指三个维度的空间；哲学上则是指一定事物保持自己质的数量界限。我们这里所说的空间可以理解为容纳物质的容器，可以无限延伸。那么人们如何感受空间呢？
1．方向空间无穷无尽，没有起点也没有终点，无所谓方向。但是人们根据自己长期的生活习惯和生存需要，创造了方向的概念：基于地心引力确立了“上”和“下”，根据眼睛生长的位置确立了“前”和“后”，并继而产生了“左”和“右”。现代科学提出了更为精准的定位，“经度”、“维度”和“海拔”，这三个维度为空间内物体的相互关系提供了统一的基本参照。计算机创造的虚拟空间便借鉴方向这一概念，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”成为了X、Y、Z三个轴线，从而确定了在计算机的三维世界里物体的位置关系。其中三轴相交的点是整个空间的原点，也就是中心点。X、Y轴相交的平面也就成为了类似现实中“地平线”的地面，默认创建的事物都是位于这个平面上的。
2．中心和轴向如同我们所说的“绝对位置”和“相对位置”一样，三维数码空间中根据参照物的区别，能有各种不同的中心和轴向。除了有世界中心以外，每个物体也有各自的中心、群组中心；除了有世界轴向外还有视点轴、屏幕轴、物体轴，等等。这种设定使得三维世界的语言更接近我们现实生活的状态，也算是从现实生活中提取出来的一种经验。
3．尺度在现实中我们用它来表明距离的远近、事物的大小等度量关系。为了有精确的计量，我们创造了各种距离单位：“米”、“厘米”、“公里”、“尺”等。三维数码世界有其系统单位Unit，在这个尺度下，计算机拥有最佳的操作流畅度，无论是移动、选择，还是缩放，它们都是以Unit为根据的。统一三维数码世界的尺度的意义在于全世界三维创作者创作的作品可以统一尺寸，这样远程交流和多人合作就不会出现尺寸比例上的问题。而且三维创作的内容变化万千，时而是宏伟的大场景，时而是微观的细胞世界，对不同尺度的场景可以通过计算机的系统单位进行换算显示，以不同的比例将计算机单位转化为现实中的不同单位，增加操作的效率，而不会发生在显微镜下建造大楼这种情况。
虚拟物体的构造
虚拟物体是三维数码造型的主体，是虚拟三维空间中的主角。从人物角色到城市建筑，乃至到天体、星球，都可以用三维数码技术创造出来，而创作方法则和现实原理有所不同。现实中的一切物体都是由无数原子组成的，原子不同的组合构成了各种分子，而不同的分子则形成了不同质量和材质的物体。当然，要让计算机像现实那样基于原子或分子来构建数码三维物体，以现有电脑的计算能力几乎是不可能的。所以，我们需要将现实中复杂的物体结构简化：只处理物体表面而无视物体的内部构成；将复杂不规则的表面转换成一系列规则平面的组合，从而使计算机能构成数码三维的物体。
1．构成元素三维虚拟物体是基于表面的形体，如果想要对这些面进行修改或变换，需要设定若干关键元素来控制这些曲面。不同模式的造型有不同的基本元素。基本几何形是那些符合数学规律的形体，由一系列几何参数组成，例如由长宽高数值决定的长方体、由半径数值决定的圆，等等。那些无法用简单数学规律描述的不规则形体，则使用形态特征来概括成简化形体，主要分为“网格”、“多边形”、“曲面”和“面片”。无论是在现实中还是三维数码的创作中，规则的基本几何形毕竟是少数，所以对三维物体的研究也基本上是指对不规则形体的研究。“网格”和“多边形”是由“点”、“线”、“面”和“体”四大基本元素构成。“点”作为最基本元素无穷小，是不可见的，而且互相之间可以没有关联。“线”则是一系列点的集合，也可以看作是两点之间的直线，数条相互连接且互相之间呈一定角度的直线就构成了曲线，线也是不可见的。“面”是由至少三个点或三条相交的直线构成，根据发线的方向分为正面和反面，是可见的元素。“体块”是一系列面的集合，是最常用的造型元素。“网格”和“多边形”由于概括方式简单直观，无论在什么三维软件中都能表现出一致的造型，是使用范围最广的一种建模方式，而且其创建方式近似于泥塑创作，最适合创建完全不规则的自然形态和人物角色。“曲面”和“面片”则是由“曲线”和包覆曲线的面组成的。这种造型方式曲面可以无限细分，精度和细节都超越了“网格”和“多边形”，适合创建机械结构和工业造型。
2．合理方法通常三维造型的创建，基本按照“创建基本几何形”、“转换为不规则形体”、“调整基本元素造型”、“修改”等步骤，但是，实现一种形体并没有完全固定的模式，或者说可以有很多种方式来实现。那么究竟哪种方式才是最好的呢？我们可以从以下几个方面来考虑：方便、精度、合理性和后期修改的方便度。能同时满足这四个标准当然是最好的造型方式，但事实上并不存在这么一个超级步骤，现有的所有造型方式在这四个标准上都有差异。例如那些方便的方法往往就没有那么高的精确度，精确的方法往往在修改上非常不便等，所以要采用何种造型方式就需要根据所造模型的目的来选择：三维动画由于其场景庞大且会有各种动作变化，需要采用比较合理的造型方式；建筑环境设计需要严格按照图纸设计的方案来实现效果，所以需要选择更精确的造型方式，另外由于设计方案有可能需要进行调整，后期修改也需要一并考虑；游戏场景和角色的制作则需要对造型高度概括以减少对设备机能的消耗，所以要选择最合理的方式。所以说，在三维数码造型的创作中，没有最好的步骤，只有最合适的步骤。#p#分页标题#e#
模仿现实，超越现实
创造的基础是模仿，要用计算机去模仿现实，只创建三维物体是不够的，除了物体的造型外，还有很多其他属性影响我们对物体的感受，如颜色、质地、硬度、光泽等。要想逼真地再现现实中的物体就要将现实中对象的种种属性特征数字化到计算机中进行重新构造，根据计算机的特色将最有特点或最有象征性的属性加以强化。例如粗糙的岩石，在计算机中着重表现其肌理的凹凸变化和丰富的色彩纹理；透明的玻璃则着重表现其细微的反射和反射效果。只有通过材质纹理、灯光、大气环境、镜头透视等不同因素的共同作用才能营造出令人信服的三维世界，才能模糊现实和计算机三维世界的界限，从而在作品中给人以美的享受。当然，计算机的能力并不只限于模仿。在现实中不可能改变的大自然的规则，在计算机虚拟世界中则可以轻松改变，从而可以颠覆常识，创造出现实中不可能出现的景象。比如让恐龙这种古代巨兽穿越时空，爬行在现代大都市中，或是改变事物的物理属性，让本来笨重的岩石漂浮于空中，或是让火焰像水一般流动。只有了解数码艺术的根本原理，了解现实和数码三维感官规律，才能真正实现模仿现实、超越现实的三维数码艺术创作。
结论
三维数码造型艺术是基于人们对现实的理解和感受，并用精确的数学算法和公式将其转换到计算机程序中，由计算机运算并展示出来。其作品无论是影视、图片还是游戏形式，审美评判的标准是基于人的视觉感受和现实经验的，所以对三维数码造型的解读不仅是技术层面，更重要的是对现实世界的归纳以及对传统美学经验的认识。只有同时了解艺术和科技，才能真正掌握三维数码造型这门艺术，推动这种艺术形式进一步发展。