1、如何用三维3D软件辅助家具造型设计一、三维设计软件的选择 随着人们生活水平和审美观念的不断提高,家具作为一种工业产品,日趋艺术化、个性化,其造型设计居于十分重要的地位。如何缩短家具造型设计的周期,提高产品的设计质量,降低设计本钱,满足快速更新的消费市场需求,提高市场竞争力,是家具设计探索的重要课题。 随着计算机技术的飞速开展, CAD/CAM技术的广泛应用,家具行业也越来越多地采用CAD技术,给产品的设计和制造带来了巨大变革。但在目前流行的众多三维设计软件中如Softimage、Lightware、Maya,3DS MAX、3DSVIZ，还有常用的AutoCAD等，选用哪一个软件来辅助家具的三
2、维造型设计较为适宜呢在选择三维设计软件时,可以从四个主要方面考虑.造型、编辑修改功能强大;虚拟真实感强;兼容性强,操作简便,容易熟练掌握。 AutoCAD虽然具有很强的二维图形构造、编辑和显示功能,而且可以进行专业化的二次开发,在我国工业产品设计和制造行业也较为流行,但直接用于辅助家具三维造型设计,却存在很多局限性,该软件在三维造型以及三维模型的编辑修改方面比其它三维设计软件弱,在多视窗建模时,不同视窗用户坐标之间的变换操作相当刻板、繁琐,不利于三维造型设计时的自由发挥,最终影响设计的速度和质量。上述列举的其它五个软件,在三维造型功能上都相当强大，动画功能也非常优秀,虚拟技术更加逼真,是Aut
3、oCAD无可比较的。其中,前三个软件原先是在工作站上运行的,虽然现在也转向PC平台,但主要用在视频动画制作方面,对国内家具行业来说还是比较陌生。而3DS MAX和3DS VIZ那么是针对PC平台定位开发的，并且出于同一家软件大户,基于同样的核心代码,操作界面也相似,相互兼容。特别是3DS VIZ,虽然省略了3DS MAX中一些基于变形的动画功能,但却继承了它灵活且强大的造型和编辑修改功能,且重点突出了设计优先的原那么,与AutoCAD的协同能力更为紧密,可以在AutoCAD与3DS VIZ之间建立动态的链接,使AutoCAD和3DS VIZ设计同时进行。此外,在3DS VIZ中还提供了许多Au
4、toCAD的常用命令,使熟悉AutoCAD 的人士倍感亲切,整个设计环境更加便捷可靠,功能结构紧凑且更完善,并且与其它图形/图像/动画多媒体等软件的兼容性强。所以,选用3DS VIZ作为辅助家具三维造型设计软件是比较适中可行的,而且,由于3DS VIZ和3DS MAX之间的继承性,只要掌握了其中任何一个,就能很容易学会另外一个软件。 下面就以3DS VIZ和3DS MAX(后文简称3D)为背景,对3D软件辅助家具造型设计的方法进行探讨。 二、3D软件辅助家具造型设计的方法 家具的造型设计,是运用点、线、面、体、色彩、质感等各种要素,结合造型美学原理,将家具设计得更加美观,富于艺术性。用3D软件
5、辅助家具造型设计,就是采用软件中的造型和修改编辑工具,将家具的零部件分别建模,编辑材质和贴图,把设计师头脑中的设计构思充分地表达出来。设计的步骤流程如图1所示。 图13D软件辅助家具造型设计流程图1.简单构件的建模 对于外形简单的家具零部件,可以由3D软件中的标准几何体,如Box、Cone、Tube、Cylinder、Sphere等直接创立。或者用扩展几何体,如带倒角(圆角)的方盒体和柱体等,直接输入参数创立。如果家具零部件不能由标准或扩展几何体一次生戚,那么可采用布尔运算或编辑修改器,按设计者的意愿创立出较为复杂的家具零部件。如图2、3所示的椅子望板,就是由方盒体直接创立得到的。家具的搁板和
6、抽屉板件也都可用此方法建模。 图2图32.复杂构件的建模 在家具造型中,遇到曲边、型边、复杂的线型和脚型等,无法以标准或扩展几何体为根本模型生成,就需要绘制家具零部件的轴向截面二维封闭图形(二维图可在3D中绘制,也可由AutoCAD绘制)作为建立三维模型的剖面,经过Extrude、Lathe或Loft这三种主要方法建模。而且,同样一个模型,还可以采用不同的建模方法.获得异曲同工的结果。比方,要创立一个圆车木,可以画个车木的半剖面图形,再使用Lathe(旋转修改器)生成模型;也可以采用绘制一个圆形作为截面,通过Loft放样,先得到一个圆柱.再经过Modify面板编辑修改放样路径上的截面比例,获得
7、同样的结果。如图2椅子的帽头和图3椅子的背板都是由二维封闭图形直接拉伸得到的。有时,经拉伸、旋转或放样等操作后可能还需要布尔运算等编辑修改,最终才能到达设计者的意图。在3D软件中,为了方便创立复杂的曲面造型,还可采用Patch(面片)曲面造型工具,利用Edit Patch(编辑面片)修改器制作出复杂且又自然的曲面。而新版的3D软件还提供了更为先进的NURBS外表工具,利用相应的NURBS Toolbox进行修改,可获得更加复杂且又完美的、与工作站级别相媲美的曲面造型外表。这一功能很适合于创立曲线及曲面型风格的家具模型。 3.高级修改 在家具建模过程中，大局部情况下都要经过修改(Modify),
8、比方图2椅子的前、后腿就是由Loft放样后的Fit(拟合)变形工具编辑修改而成的。在3D的修改面板中,有60多个编辑修改器,可以分别对点、线、面、形、体元素进行移动、拉伸、别离、弯曲、削尖或光滑等等,通过众多功能的结合并交叉使用,创造的效果几乎可以随心所欲。而且所有这些操作,非常简便快捷,只需在编辑修改器里选择相应的选项和参数,改变后的结果会在视图中同步呈现,真正可以做到“心到,意到,手到, 图到。另外,最值得一提的是,每一步操作的编辑修改器都按次序排列在修改器堆栈中,如果在设计进程中觉得某一步修改的结果不满意,只需在堆栈列表中选出相对应的修改器,将其中的参数改变或从堆栈中删除这个修改器即可。
9、另外,还可以翻开修改器堆栈对话框,对堆栈的次序进行剪切、粘贴等操作,重新安排先后次序,使结果以全新的面貌出现在视图中。 4.材质和贴图 完成家具零部件的建模后,为了使设计的家具模型具有与实物一样的色彩和质感效果,需要给模型赋予材质甚至贴图。 3D软件中拥有功能强大的材质编辑器,其中主要有7种影响外表质感的渲染模式,在这些不同的渲染模式中,又可以设置不同的材质和贴图的类型和方式,编辑出家具所用到的各种材料,如木材、金属、塑料、玻璃、布料等等。在比较常用的几种渲染模式中,Anisotropic模式用来设置玻璃和毛发等材质;Metal模式主要用于产生逼真的金属质感, Blinn和Phong渲染模式常
10、用于设置木材、塑料、布料等各种材质;如要模拟纤维材质等灰暗外表时,可采用Oren-Nayar-blinn渲染模式。此外,为了更好地表达材料的效果,必要时还可为材质指定适当的贴图类型和贴图方式。其中,贴图方式是基于材质自身的各个特征点来表达效果,如过渡区贴图、高光区贴图、透明贴图、凹凸贴图等,而这些贴图方式需由贴图类型来支持它的效果。在材质编辑器中有多达28种贴图类型,足够配合设置家具造型设计所需的各种各样的材料。至于所用到的纹理贴图如木材、布料等，可用扫描仪直接扫描收集的各种图片资料, 建立贴图材料库。另外,对于不同形状的物体模型,其贴图坐标的类型、大小和方向可由UVW Map编辑修改器来设定
11、(其中,贴图坐标的大小和方向也可由材质编辑器来调整)。 在造型设计完成之后,接下来所要做的就是准备渲染设计作品,制作效果图或动画以备确定方案或展示或用于工程投标等;也可将三维模型转化为二维平面图形。如果渲染效果图或动画,很重要的一个环节就是设置灯光和建立摄像机视图,就像拍摄商品广告一样,必须将灯光的位置和光照强度与摄像机的位置配合好,以求获得一个最富有表达力、最美观的效果。这一步骤的具体环节在本文中不做展开。 三、结束语 通过本文以上的探讨,针对目前家具消费市场对家具设计个性化追求的特征,采用3DS MAX或3DS VIZ三维软件辅助家具造型设计,灵活运用和充分发挥软件的优点,可以使设计获得事半功倍的成效,将缩短家具新产品的开发周期,降低设计本钱,提高产品的设计质量,满足消费者的不同需求。由此,作为一种造型设计的辅助工具和方法,在PC平台上3DS MAX或3DS VIZ具有很大的可行性和便利性。文/钟世禄
