易于新

【摘 要】隨著消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)造型需求的不斷變化，汽車(chē)造型設(shè)計(jì)流程逐步演化為以CAD等數(shù)字工具為中心的流程。ALIAS因其出色的NURBS建模能力，在汽車(chē)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。文章列舉了ALIAS軟件的使用方法，并結(jié)合東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司某車(chē)型格柵設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一些問(wèn)題案例對(duì)格柵設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了介紹，為ALIAS軟件在汽車(chē)外飾零部件設(shè)計(jì)的運(yùn)用提供借鑒與幫助。

【關(guān)鍵詞】ALIAS；造型；格柵

【中圖分類號(hào)】U469.72 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）02-0096-04

1 汽車(chē)造型簡(jiǎn)介

汽車(chē)的外觀造型一直是吸引銷售者購(gòu)買(mǎi)的重要因素，汽車(chē)產(chǎn)品這種“外觀決定購(gòu)買(mǎi)”的現(xiàn)象逐漸超過(guò)其他工業(yè)商品，而且這種傾向正呈逐年上升的趨勢(shì)。隨著消費(fèi)者需求的多樣化，用戶對(duì)造型的關(guān)注程度不斷增大，高品質(zhì)、時(shí)代感強(qiáng)（由汽車(chē)造型帶給人的直觀感受）成為消費(fèi)者選購(gòu)汽車(chē)的重要因素。如何順應(yīng)消費(fèi)者的需求，快速開(kāi)發(fā)出理想的車(chē)輛外觀造型，是各個(gè)汽車(chē)廠商面臨的挑戰(zhàn)。然而，通常車(chē)型的開(kāi)發(fā)需要3年的時(shí)間，因此為了不錯(cuò)過(guò)市場(chǎng)，縮短開(kāi)發(fā)周期成為汽車(chē)生產(chǎn)廠商必然的選擇。在這樣的形勢(shì)下，各公司采取了眾多措施縮短開(kāi)發(fā)周期。為了提高與設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行的造型具體化（模型制作及圖形顯示）的效率，從原來(lái)的以實(shí)體模型為中心的開(kāi)發(fā)流程轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎肅AD等數(shù)字工具，形成以數(shù)字模型為中心的開(kāi)發(fā)流程。

CAD的全稱為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，指的是利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)字模型設(shè)計(jì)。目前，汽車(chē)行業(yè)的造型設(shè)計(jì)主要使用ALIAS，其全名是Autodesk Alias Studio Tools，它建立在為工業(yè)設(shè)計(jì)流程服務(wù)的基礎(chǔ)上，從概念草圖到概念模型，從二維三維交互技術(shù)到虛擬評(píng)審，從精準(zhǔn)數(shù)字模型到傳遞至下游工程軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涵蓋了工業(yè)設(shè)計(jì)流程的每個(gè)環(huán)節(jié)。ALIAS的優(yōu)勢(shì)如下：{1}有曲面設(shè)計(jì)的高自由度；{2}使用與下游工程軟件（CATIA，UG）通用的Nurbs算法（Nurbs指的是軟件中進(jìn)行建模的曲線和曲面的表達(dá)法），因此它可以與下游CAD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。ALIAS巧妙地將藝術(shù)和工程連接起來(lái)，使設(shè)計(jì)、創(chuàng)意、生產(chǎn)一元化，成為全球工業(yè)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)利器。那么，我們?cè)谄?chē)造型設(shè)計(jì)中該如何運(yùn)用ALIAS，在實(shí)際過(guò)程中又該注意哪些問(wèn)題？本文結(jié)合工作實(shí)踐對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)探討。

2 ALIAS軟件在汽車(chē)外飾零部件造型中的運(yùn)用

2.1 ALIAS軟件在汽車(chē)外飾零部件造型中的運(yùn)用原則

2.1.1 工作流程

傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程：造型規(guī)劃—先行造型—生產(chǎn)造型。造型規(guī)劃階段，領(lǐng)導(dǎo)層明確產(chǎn)品的商品性能及市場(chǎng)定位。先行造型階段，以造型規(guī)劃為基礎(chǔ)，提出造型創(chuàng)意解決方案。生產(chǎn)造型階段，解決造型方向后，開(kāi)始啟動(dòng)以生產(chǎn)和銷售為目的的準(zhǔn)備工作。與其他工業(yè)產(chǎn)品相比，汽車(chē)造型設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、投資較大、使用范圍廣且條件苛刻。但汽車(chē)造型的開(kāi)發(fā)也是在這個(gè)大的框架下運(yùn)作的，其中造型階段的數(shù)字模型的設(shè)計(jì)工作主要由ALIAS軟件承擔(dān)。

2.1.2 造型原則

（1）韻律美，造型表面的光影講究平順、過(guò)渡自然。曲面控制點(diǎn)排列工整美觀，不能有突變等影響曲面質(zhì)量的問(wèn)題（如圖1所示）。

（2）簡(jiǎn)約美，當(dāng)一個(gè)NURBS曲面可以用One Span表達(dá)出的時(shí)候，堅(jiān)決不要過(guò)多的Span；一個(gè)特征在可以用單曲面表達(dá)出的時(shí)候，也不要使用過(guò)多的曲面。

（3）造型意圖完整性，很多曲面設(shè)計(jì)師都存在一個(gè)誤區(qū)，他們太在意精簡(jiǎn)原則，總想把模型做得盡量精簡(jiǎn)，甚至不惜犧牲造型。要知道，曲面工程師應(yīng)該首先滿足造型，在造型完美的基礎(chǔ)上再談精簡(jiǎn)。

（4）有先有后。在幾個(gè)曲面交匯的地方，需要設(shè)計(jì)師判斷出倒角的先后順序。不同的順序，造型效果也不一樣（如圖2所示）。

2.2 ALIAS軟件模塊介紹（如圖3所示）

（1）工具盤(pán)。工具盤(pán)是ALIAS軟件中使用頻率最高的模塊，大部分的工具都在工具盤(pán)內(nèi)。

（2）工具架。工具架用于放置常用工具，可按照本人操作習(xí)慣來(lái)配置自己的工具組合，以提高工作效率。

（3）菜單欄。菜單欄是軟件系統(tǒng)功能的一部分，包含文件操作、編輯、布局、界面、層編輯和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定等菜單。

（4）控制面板?？刂泼姘蹇梢詫?duì)操作對(duì)象進(jìn)行編輯，在不同的工作環(huán)境下有不同的控制面板選項(xiàng)。

（5）軟件工作窗口。軟件工作窗口是執(zhí)行建模、設(shè)定材質(zhì)、渲染等操作命令的區(qū)域。

（6）命令行。進(jìn)行具體操作時(shí)，命令行有相關(guān)命令的提示。

3 通過(guò)項(xiàng)目解析ALIAS軟件在汽車(chē)外飾零部件造型中的運(yùn)用

本文以東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司研發(fā)的一款產(chǎn)品（某年度車(chē)型）的外飾前格柵設(shè)計(jì)為實(shí)例，詳細(xì)介紹ALIAS軟件在汽車(chē)外飾零部件造型中的運(yùn)用。

3.1 數(shù)字模型設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

前期的準(zhǔn)備工作包括軟件的設(shè)置和設(shè)計(jì)輸入。

3.1.1 軟件設(shè)置

（1）ALIAS軟件非常人性化，除了默認(rèn)的設(shè)置以外，曲面設(shè)計(jì)師還可以依照自己的喜好和習(xí)慣設(shè)置一套自己的界面，它包括自定義工具架和自定義快捷鍵。設(shè)計(jì)師使用自己熟悉的界面與快捷鍵，可以大大提高工作效率。

（2）設(shè)置與CAD系統(tǒng)匹配的工作環(huán)境。請(qǐng)參見(jiàn)“Preferences”>“Construction Option”的“Construction Presets”部分。

3.1.2 設(shè)計(jì)輸入

設(shè)計(jì)輸入包括效果圖輸入和總布置輸入，兩者必不可少。

（1）效果圖。效果圖能告訴我們汽車(chē)格柵的形狀、特征、色彩、材質(zhì)、分塊等，它能表達(dá)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意，趨向于感性。效果圖要求透視準(zhǔn)確，形面表達(dá)清晰（如圖4所示）。

（2）總布置輸入?？偛贾幂斎脍呌诶硇裕鼫?zhǔn)確地告訴我們汽車(chē)格柵的進(jìn)氣量要求、外部突出物法規(guī)要求、造型表面離內(nèi)部結(jié)構(gòu)的距離等，這些輸入是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，它將一個(gè)產(chǎn)品的基本功能訴求明確給造型設(shè)計(jì)師。但在理性和感性碰撞過(guò)程中，造型難免要做出一定的妥協(xié)。

（3）電器相關(guān)輸入。有些車(chē)型需要前置攝像頭，造型設(shè)計(jì)師需要考慮攝像頭的布置。

3.2 基礎(chǔ)面制作

3.2.1 導(dǎo)入效果圖和斷面圖

除了正視效果圖，造型設(shè)計(jì)師還應(yīng)該提供側(cè)視和俯視的效果圖。

（1）我們把效果圖分別導(dǎo)入軟件的Front（camera）、Left（camera）視圖中。調(diào)整圖片的底色，使之與軟件的背景色融合，方便辨認(rèn)，并調(diào)整效果圖尺寸，使有效部分在工作區(qū)域顯示合理。

（2）導(dǎo)入某車(chē)型車(chē)身數(shù)模，調(diào)整效果圖畫(huà)布大小和位置，使之盡可能地與車(chē)身貼合（如圖5所示）。

（3）調(diào)整好畫(huà)布后，將車(chē)身、車(chē)尾部、前擋玻璃等不必要的曲面刪除，只留下對(duì)手件的部分曲面，提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度。

（4）觀察效果圖，理解效果圖的比例。從正視和側(cè)視2個(gè)角度，綜合分析格柵有多少個(gè)零部件，以及每個(gè)小部件、線條的前后空間位置，然后建立基礎(chǔ)面。

3.2.2 基礎(chǔ)大面的制作

基礎(chǔ)大面如同高樓大廈的基石一樣，承載著上面的結(jié)構(gòu)與重量。所有的造型細(xì)節(jié)特征都是在基礎(chǔ)曲面上搭建而成。

（1）觀察原車(chē)數(shù)模和效果圖發(fā)現(xiàn)，格柵的左、右部分是對(duì)稱的，我們只需要做一半，然后使用鏡像功能就可以完成整個(gè)制作。

（2）根據(jù)總布置所給的數(shù)據(jù)和效果圖的特征關(guān)系做出基礎(chǔ)面。畫(huà)出斷面線，根據(jù)斷面線制作Square曲面（如圖6所示）。

3.3 曲面質(zhì)量的判斷及A級(jí)曲面構(gòu)建的要領(lǐng)

由于大面是所有造型細(xì)節(jié)特征的基礎(chǔ)，所以對(duì)于大面的質(zhì)量檢查必不可少。

一般而言，曲面模型分為A，B，C 3類。大體上可以理解如下：C是初級(jí)，較少考慮工程，主要目的在于滿足設(shè)計(jì)師的造型創(chuàng)意，也可稱為CAS面；B介于A和C，是造型和工程相互妥協(xié)和斗爭(zhēng)的產(chǎn)物；A為凍結(jié)版A級(jí)曲面，其滿足了造型意圖、曲面質(zhì)量檢查、工藝、工程結(jié)構(gòu)等要求。

（1）本文主要討論的是曲面質(zhì)量的定義。質(zhì)量達(dá)到了A級(jí)的曲面應(yīng)滿足如下條件：①曲面控制點(diǎn)排列工整美觀，不能有突變、異形等影響曲面質(zhì)量的問(wèn)題；②如果是貝賽爾（Bezier）曲面，控制點(diǎn)不應(yīng)超過(guò)7×7；如果是有理B樣條（Nurbs）曲面，控制點(diǎn)不應(yīng)超過(guò)6×6；③曲面高光、斑馬紋走勢(shì)、各部分特征滿足設(shè)計(jì)師要求；④高斯均勻變化無(wú)折皺、撕裂現(xiàn)象；⑤各連續(xù)面之間的精度達(dá)到了預(yù)期的指數(shù)，其中包含了G0（Position），G1（Tangency），G2（Curvature）；⑥曲率梳順暢，在對(duì)稱處（Y=0）要求G3連續(xù)；⑦數(shù)據(jù)完整，無(wú)多面、少面、碎面、重復(fù)面和處理不完整曲面的現(xiàn)象。

（2）那么如何構(gòu)建高質(zhì)量的曲面？ALIAS軟件是以NURBS作為曲線技術(shù)核心，即高質(zhì)量的曲面依靠的是高質(zhì)量的曲線。高質(zhì)量的曲線繪制原則如下：①用最少的元素來(lái)描繪想要的形狀（如圖7所示）。②優(yōu)化CV和Hull的分布。CV點(diǎn)的分布要間隔均勻，在曲線上沒(méi)有過(guò)度分布的CV點(diǎn)（在區(qū)率變化急劇的地方要多安排一些CV點(diǎn)，如圖8所示）。③曲線的曲率變化呈現(xiàn)出加速或減速的特點(diǎn)（如圖9所示）。

3.4 細(xì)節(jié)特征的推敲

ALIAS軟件設(shè)計(jì)的是三維立體數(shù)模，在細(xì)節(jié)方面的制作需要抓住關(guān)鍵性曲線仔細(xì)推敲。例如，一根特征線在A視角給人感覺(jué)良好，但是換到B視角可能就會(huì)給人感覺(jué)比較別扭。因此，需要不斷地調(diào)節(jié)特征曲線和曲面上的CV點(diǎn)，以達(dá)到在各個(gè)視角都滿意的狀態(tài)。

注意事項(xiàng)：一定要從多視角抓好效果圖上各個(gè)特征之間的比例關(guān)系，特別是機(jī)蓋和前保都是沿用件，新設(shè)計(jì)的格柵線形要注意與沿用件的呼應(yīng)關(guān)系。這里可以使用Non Proportional View Scale Set工具進(jìn)行驗(yàn)證。

效果圖畢竟是二維空間，很多細(xì)節(jié)需要在數(shù)字模型推敲。推敲過(guò)程中遇到相互矛盾或者不能實(shí)現(xiàn)的地方，應(yīng)該與效果圖設(shè)計(jì)者充分討論，找出正確的解決方案。制作數(shù)模的正確順序?yàn)橄茸龃竺?，然后檢查，再做細(xì)節(jié)特征，檢查并觀察和效果圖的匹配度，最后倒角（如圖10所示）。

3.5 渲染及評(píng)審

將設(shè)計(jì)完成的數(shù)模和原車(chē)身數(shù)模均導(dǎo)入Key Shot（如圖11所示），渲染文件并請(qǐng)?jiān)煨涂偙O(jiān)和公司領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行評(píng)審，并記錄評(píng)審意見(jiàn)，以便后期修改。

4 數(shù)據(jù)傳輸至下游部門(mén)

造型工作結(jié)束后，數(shù)模就會(huì)傳輸至下游工程部門(mén)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，曲面設(shè)計(jì)師的工作就完成了。在數(shù)據(jù)傳輸前，除了檢查曲面質(zhì)量，曲面設(shè)計(jì)師還應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)做一輪縫合檢查。

使用“Surface Edit”>“Stitch”>“Shell Stitch”，可以將曲面縫合，也就是創(chuàng)建實(shí)體模型。在縫合過(guò)程中會(huì)識(shí)別出超出指定公差的曲面邊界。曲面設(shè)計(jì)師可在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)之前解決這些問(wèn)題（縫合之前應(yīng)當(dāng)先保存原始數(shù)模）。

應(yīng)當(dāng)注意的是，不進(jìn)行縫合處理的數(shù)模，將以NURBS幾何體的形式傳輸?shù)较掠蜟AD。如果縫合了幾何體，則該幾何體將與拓?fù)湫畔⒁黄饌鬏數(shù)较掠蜟AD。

5 結(jié)語(yǔ)

本文列舉了ALIAS軟件的使用方法，并結(jié)合東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司某車(chē)型格柵設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，對(duì)格柵設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了介紹，希望以上內(nèi)容能對(duì)初涉ALIAS軟件的設(shè)計(jì)師有一定的幫助。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃健昆.基于Alias2015的S60后排座椅A面設(shè)計(jì)[J].汽車(chē)科技，2016（）.

[2]樊紅亮.汽車(chē)工程手冊(cè)——造型與車(chē)身設(shè)計(jì)篇[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.

[3]魏強(qiáng).Autodesk Alias Studio汽車(chē)實(shí)踐手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]