Цифровая скульптура: возможности привлечения учащихся к трехмерному моделированию

Статья посвящена изучению возможностей и преимуществ цифровой скульптуры для привлечения учащихся к трехмерному моделированию. Цифровая скульптура часто ассоциируется с индустрией развлечений, так как в последние годы активно используется в кинематографии, мультипликации и компьютерных играх. Установлено, что возможности применения цифровой скульптуры гораздо шире: она успешно используется в науке, искусстве, а также в педагогике. В статье рассматриваются преимущества цифровой скульптуры при изучении трехмерного моделирования учащимися среднего и старшего школьного возраста. Приводится пример внедрения изучения цифровой скульптуры в рамках программы «Трехмерное моделирование», реализуемой в МБОУ ДО «Станция юных техников № 1» города Красноярска.

Ключевые слова: цифровая скульптура, трехмерное моделирование, дополнительное образование, мотивация, интерес.

Цифровая скульптура все активнее используется в различных сферах человеческой жизни, постепенно переставая быть исключением в трехмерном моделировании, привлекая к себе внимание не только профессиональных трехмерных моделлеров, любителей компьютерной графики, но и педагогов дополнительного образования. В современном мире цифровая скульптура и индустрия развлечений идут рука об руку, и этот союз стоит на первом месте, когда речь идет о применении цифровой скульптуры. Действительно, моделирование сложных объектов позволяет создавать различных биологических существ, открывая новые возможности для кинематографа, мультипликации и компьютерных игр [1, с.344]. В тоже время свое применение цифровая скульптура нашла и в других областях, вне индустрии развлечений, в том числе и в педагогике. В данной статье рассмотрим преимущества и возможности использования цифровой скульптуры для привлечения учащихся к трехмерному моделированию.

Цифровая скульптура, или скульптурное моделирование, или трехмерная скульптура, или 3D-скульптинг — это разновидность трехмерного моделирования, в котором специальные компьютерные программы посредством простых инструментов проводят операции над 3D-объектом, манипулируя им, как глиной [2, с.172].

Изучение особенностей использования цифровой скульптуры показало, что она с успехом применяется в индустрии развлечений, компьютерных играх, рекламе, а также в различных областях науки, помогая исследователям решать практические задачи. Например, в кинематографе — при создании фантастических существ, как Дэви Джонс из фильма «Пираты Карибского моря: Сундук мертвеца» [3]. Ученые обращаются к 3D-скульпторам для того, чтобы показать микроскопических существ во всех деталям, как созданные микробиологические иллюстрации от «Everviz Studio» [4]. Турецкие пластические хирурги С. Цинги (C. Cingi) и Ф. Огхан (F. Oghan) предлагают использовать цифровую скульптуру в ринопластике для демонстрации результатов пациенту [5, с.604]. Возможность детально моделировать человеческие лица делает перспективной цифровую скульптуру и в криминалистике. Ярким примером этому служит практика создания фотороботов преступников и пропавших людей в судебном департаменте DHPP города Сан-Пауло [6]. В скором времени навык работы с цифровой глиной может перерасти в необходимый и обязательный навык 3D-моделлера [7, с.53].

Одним из преимуществ цифровой скульптуры перед остальными программами трехмерного моделирования является рендеринг в режиме реального времени и простота работы над трехмерной моделью. Путем простой деформации над поверхностью возможно придать выпуклую или вогнутую форму, растянуть, сгладить или нарастить поверхность. Благодаря таким незамысловатым приемам моделирования, овладеть цифровой скульптурой может и учащийся общеобразовательного учреждения. Рендеринг в режиме реального времени позволяет видеть изображения без дополнительных настроек: света, камеры, материалов и текстур, что вызывает неподдельный интерес у обучающихся к самому процессу моделирования [8]. Возможность создания собственного сложного трехмерного объекта сразу после знакомства с интерфейсом — одна из главных причин развития интереса учащихся. Персонажи любимых игр, мультфильмов, фильмов создаются ими с большим удовольствием, с каждой новой моделью повышается уровень владения программами цифровой скульптуры и интерес к трехмерному моделированию.

Несмотря на кажущуюся простоту процесса моделирования, цифровая скульптура строится на полигональном моделировании и может работать как с высокополигональными моделями, так и с низкополигональными объектами. Дополнительные инструменты работают по принципу воксельной геометрии [9]. Наличие ограничителей (масок, замораживающих поверхностей) позволяет редактировать поверхность, не затрагивая и не деформируя лежащие рядом поверхности. Трехмерные модели, созданные в программах для трехмерного скульптурирования, возможно конвертировать и загружать в среды других САПР, что дает возможность обучающимся больше погружаться в трехмерное моделирования и инженерную графику [10, с.108].

В настоящее время самые известные и востребованные во всем мире программы для трехмерного скульптурирования: Zbrush; Mudbox; 3D-Coat; Modo; Sculptris.

Особое внимание стоит уделить программе Sculptris — бесплатному программному обеспечению для моделирования цифровой скульптуры, в которой реализуется концепция виртуальной «глины». Программа была создана в декабре 2009 году, как бесплатный аналог ZBrush, вобрав в себя наиболее часто используемые инструменты редактора компании Pixologic. Sculptris является кроссплатформенным программным обеспечением, представляет везде одинаковый интерфейс, который прост и интуитивен. Рабочую область представляет холст и панель инструментов с основными функциями, необходимыми для цифровой лепки. Меню состоит из иконок и понятно даже не владеющему английским языком. Интуитивность панели инструментов позволяет быстро разобраться учащимся средней школы и понять принцип применение тех или иных кистей.

В рамках дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы «Трехмерное моделирование», реализуемой в муниципальном бюджетном образовательном учреждении дополнительного образования «Станция юных техников № 1» города Красноярска, происходит изучение цифровой скульптуры на базе программного обеспечения Sculptris. Группу обучающихся по программе «Трехмерное моделирование» составляют учащиеся 6–8 классов, которые уже на первом занятии создали и расписали свою первую трехмерную модель. В процессе создания творческой 3D-модели персонажа у обучающихся развивается пространственно-образное и нестандартное мышление. Например, при моделировании одного и того же объекта — головы дракона (Рис. 1) — у каждого обучающегося выявляются свои собственные отличительные черты и художественное представление об объекте.

Рис. 1. Голова дракона. Слева направо работы выполнили: Бородулин Максим, 6 кл.; Желтов Лев, 6 кл.; Григорьева Ксения, 8 кл.; Назарович Дмитрий, 6 кл.

От модели к модели, обучающиеся с большим усердием и кропотливостью создают новую цифровую скульптуру, уделяя внимание мелким деталям. Со своими последними моделями обучающиеся приняли участие во Всероссийском конкурсе с международным участием по компьютерной графике проводимым Сибирским федеральным университетом [11]. На суд жюри обучающиеся представили 3D-модели человека: спортсменов Универсиады-2019 (Рис. 2) и императрицу из другого мира (Рис. 3).

Рис. 2. Спортсмены Универсиады-2019. Слева направо работы выполнили: Желтов Лев, 6 кл.; Назарович Дмитрий, 6 кл; Ходюкова Ольга, 6 кл.

Рис. 3. Злая Императрица, выполнила Григорьева Ксения, 8 кл.

При создании более сложных моделей у обучающихся появляется интерес возможности переноса модели в другую среду: для создания, например, окружающего пространства. Появляется мотивация к самостоятельному изучению других программ для трехмерного моделирования, например с возможностью анимации, для «оживления» своего персонажа.

Простота изучения программ для цифрового скульптурирования позволяет включать трехмерное моделирование в образовательную деятельность начиная с первых классов средней школы. Интересные, а не «взрослые» трехмерные объекты, создаваемые обучающимися повышают их мотивацию к дальнейшему погружению в мир компьютерной трехмерной графики, развивают интерес к другим видам трёхмерного моделирования. В процессе 3D-скульптинга обучающиеся: проявляют компетенции предметных областей математики, геометрии, биологии и анатомии, изобразительного искусства, информатики; приобретают практический опыт анализа формы объекта, разработки элементов и создания 3D-модели; приобретают профессиональный опыт 3D-моделлера и дизайнера. Цифровая скульптура становится средством достижения личностных и метапредметных результатов обучения учащихся.

Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что применение цифровой скульптуры в образовательной деятельности только начинают развиваться, а знание 3D-скульптинга может пригодиться учащимся не только при прямом его назначении, но и при изучении других программ по трехмерному моделированию, а так же в различных предметных областях.

Литература:

1. Рогова А. В., Федоровская Н. А. Применение цифровой скульптуры вне индустрии развлечений // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2017. — № 10–2. — С. 344–347.
2. Рогова А. В., Федоровская Н. А. Цифровая скульптура: к вопросу терминологии // Исторические, философские, политические и юридические науки, культурология и искусствоведение. Вопросы теории и практики. — 2017. — № 7(81). — С. 170–172.
3. Pirates of the Caribbean: Dead Man's Chest // Сайт компании Pixologic. URL: http://pixologic.com/interview/archive/ilm-pirates/ (дата обращения: 23.03.2018)
4. Портфолио студии Everviz Studio // Портал Behance. URL: https://www.behance.net/everviz (дата обращения: 23.03.2018)
5. Cingi C., Oghan F. Teaching 3D Sculpting to Facial Plastic Surgeons // Facial Plastic Surgery Clinics of North America.. — 2011. — № 19. — С. 603–614
6. Reconstructing faces with ZBrush // Оф. сайт компании Pixologic. URL: http://pixologic.com/blog/2015/02/reconstructing-faces-with-zbrush/ (дата обращения: 23.03.2018)
7. Ерохин С. В. Эстетика цифрового компьютерного искусства // Диссертация на соискание докторской степени. — М.: МГУ им. Ломоносова, 2010. — С. 538
8. 3D скульптинг // RenderArt. URL: http://renderart.ru/terms/3d-sculpting (дата обращения: 23.03.2018)
9. Интервью с разработчиком 3D-Coat // Российский ресурс по компьютерной графике и анимации. URL: http://render.ru/books/show_book.php?book_id=814 (дата обращения: 23.03.2018)
10. Лучшевой Я. А., Сокуренко Ю. А. Цифровой скульптинг как технология моделирования высокодетализированных 3D объектов // Сборник трудов научно-практической конференции. — М.: АР-консалт, 2014. — С. 107–108.
11. Приём заявок на конкурс по компьютерной графике для школьников и студентов СПО // СФУ. URL: http://news.sfu-kras.ru/node/16093 (дата обращения: 23.03.2018)