ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用

易于新

【摘 要】隨著消費者對汽車造型需求的不斷變化，汽車造型設計流程逐步演化為以CAD等數(shù)字工具為中心的流程。ALIAS因其出色的NURBS建模能力，在汽車設計中發(fā)揮著至關重要的作用。文章列舉了ALIAS軟件的使用方法，并結合東風柳州汽車有限公司某車型格柵設計中出現(xiàn)的一些問題案例對格柵設計要點進行了介紹，為ALIAS軟件在汽車外飾零部件設計的運用提供借鑒與幫助。

【關鍵詞】ALIAS；造型；格柵

【中圖分類號】U469.72 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）02-0096-04

1 汽車造型簡介

汽車的外觀造型一直是吸引銷售者購買的重要因素，汽車產(chǎn)品這種“外觀決定購買”的現(xiàn)象逐漸超過其他工業(yè)商品，而且這種傾向正呈逐年上升的趨勢。隨著消費者需求的多樣化，用戶對造型的關注程度不斷增大，高品質(zhì)、時代感強（由汽車造型帶給人的直觀感受）成為消費者選購汽車的重要因素。如何順應消費者的需求，快速開發(fā)出理想的車輛外觀造型，是各個汽車廠商面臨的挑戰(zhàn)。然而，通常車型的開發(fā)需要3年的時間，因此為了不錯過市場，縮短開發(fā)周期成為汽車生產(chǎn)廠商必然的選擇。在這樣的形勢下，各公司采取了眾多措施縮短開發(fā)周期。為了提高與設計同時進行的造型具體化（模型制作及圖形顯示）的效率，從原來的以實體模型為中心的開發(fā)流程轉變?yōu)椴捎肅AD等數(shù)字工具，形成以數(shù)字模型為中心的開發(fā)流程。

CAD的全稱為計算機輔助設計，指的是利用計算機軟件進行數(shù)字模型設計。目前，汽車行業(yè)的造型設計主要使用ALIAS，其全名是Autodesk Alias Studio Tools，它建立在為工業(yè)設計流程服務的基礎上，從概念草圖到概念模型，從二維三維交互技術到虛擬評審，從精準數(shù)字模型到傳遞至下游工程軟件進行結構設計，涵蓋了工業(yè)設計流程的每個環(huán)節(jié)。ALIAS的優(yōu)勢如下：{1}有曲面設計的高自由度；{2}使用與下游工程軟件（CATIA，UG）通用的Nurbs算法（Nurbs指的是軟件中進行建模的曲線和曲面的表達法），因此它可以與下游CAD軟件進行數(shù)據(jù)傳輸。ALIAS巧妙地將藝術和工程連接起來，使設計、創(chuàng)意、生產(chǎn)一元化，成為全球工業(yè)設計師的設計利器。那么，我們在汽車造型設計中該如何運用ALIAS，在實際過程中又該注意哪些問題？本文結合工作實踐對這一問題展開探討。

2 ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用

2.1 ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用原則

2.1.1 工作流程

傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品設計流程：造型規(guī)劃—先行造型—生產(chǎn)造型。造型規(guī)劃階段，領導層明確產(chǎn)品的商品性能及市場定位。先行造型階段，以造型規(guī)劃為基礎，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，開始啟動以生產(chǎn)和銷售為目的的準備工作。與其他工業(yè)產(chǎn)品相比，汽車造型設計開發(fā)周期長、投資較大、使用范圍廣且條件苛刻。但汽車造型的開發(fā)也是在這個大的框架下運作的，其中造型階段的數(shù)字模型的設計工作主要由ALIAS軟件承擔。

2.1.2 造型原則

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

（2）簡約美，當一個NURBS曲面可以用One Span表達出的時候，堅決不要過多的Span；一個特征在可以用單曲面表達出的時候，也不要使用過多的曲面。

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

（4）有先有后。在幾個曲面交匯的地方，需要設計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。工具盤是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，可按照本人操作習慣來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)設定等菜單。

（4）控制面板。控制面板可以對操作對象進行編輯，在不同的工作環(huán)境下有不同的控制面板選項。

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

（6）命令行。進行具體操作時，命令行有相關命令的提示。

3 通過項目解析ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用

本文以東風柳州汽車有限公司研發(fā)的一款產(chǎn)品（某年度車型）的外飾前格柵設計為實例，詳細介紹ALIAS軟件在汽車外飾零部件造型中的運用。

3.1 數(shù)字模型設計前的準備工作

前期的準備工作包括軟件的設置和設計輸入。

3.1.1 軟件設置

（1）ALIAS軟件非常人性化，除了默認的設置以外，曲面設計師還可以依照自己的喜好和習慣設置一套自己的界面，它包括自定義工具架和自定義快捷鍵。設計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）設置與CAD系統(tǒng)匹配的工作環(huán)境。請參見“Preferences”>“Construction Option”的“Construction Presets”部分。

3.1.2 設計輸入

設計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格柵的形狀、特征、色彩、材質(zhì)、分塊等，它能表達設計師的創(chuàng)意，趨向于感性。效果圖要求透視準確，形面表達清晰（如圖4所示）。

（2）總布置輸入?？偛贾幂斎脍呌诶硇?，它準確地告訴我們汽車格柵的進氣量要求、外部突出物法規(guī)要求、造型表面離內(nèi)部結構的距離等，這些輸入是嚴謹?shù)?，它將一個產(chǎn)品的基本功能訴求明確給造型設計師。但在理性和感性碰撞過程中，造型難免要做出一定的妥協(xié)。

（3）電器相關輸入。有些車型需要前置攝像頭，造型設計師需要考慮攝像頭的布置。

3.2 基礎面制作

3.2.1 導入效果圖和斷面圖

除了正視效果圖，造型設計師還應該提供側視和俯視的效果圖。

（1）我們把效果圖分別導入軟件的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，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）導入某車型車身數(shù)模，調(diào)整效果圖畫布大小和位置，使之盡可能地與車身貼合（如圖5所示）。

（3）調(diào)整好畫布后，將車身、車尾部、前擋玻璃等不必要的曲面刪除，只留下對手件的部分曲面，提高計算機運行速度。

（4）觀察效果圖，理解效果圖的比例。從正視和側視2個角度，綜合分析格柵有多少個零部件，以及每個小部件、線條的前后空間位置，然后建立基礎面。

3.2.2 基礎大面的制作

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

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

（2）根據(jù)總布置所給的數(shù)據(jù)和效果圖的特征關系做出基礎面。畫出斷面線，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級曲面構建的要領

由于大面是所有造型細節(jié)特征的基礎，所以對于大面的質(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，較少考慮工程，主要目的在于滿足設計師的造型創(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)和斗爭的產(chǎn)物；A為凍結版A級曲面，其滿足了造型意圖、曲面質(zhì)量檢查、工藝、工程結構等要求。

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

（2）那么如何構建高質(zhì)量的曲面？ALIAS軟件是以NURBS作為曲線技術核心，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用最少的元素來描繪想要的形狀（如圖7所示）。②優(yōu)化CV和Hull的分布。CV點的分布要間隔均勻，在曲線上沒有過度分布的CV點（在區(qū)率變化急劇的地方要多安排一些CV點，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（如圖9所示）。

3.4 細節(jié)特征的推敲

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

注意事項：一定要從多視角抓好效果圖上各個特征之間的比例關系，特別是機蓋和前保都是沿用件，新設計的格柵線形要注意與沿用件的呼應關系。這里可以使用Non Proportional View Scale Set工具進行驗證。

效果圖畢竟是二維空間，很多細節(jié)需要在數(shù)字模型推敲。推敲過程中遇到相互矛盾或者不能實現(xiàn)的地方，應該與效果圖設計者充分討論，找出正確的解決方案。制作數(shù)模的正確順序為先做大面，然后檢查，再做細節(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 渲染及評審

將設計完成的數(shù)模和原車身數(shù)模均導入Key Shot（如圖11所示），渲染文件并請造型總監(jiān)和公司領導進行評審，并記錄評審意見，以便后期修改。

4 數(shù)據(jù)傳輸至下游部門

造型工作結束后，數(shù)模就會傳輸至下游工程部門進行結構設計，曲面設計師的工作就完成了。在數(shù)據(jù)傳輸前，除了檢查曲面質(zhì)量，曲面設計師還應該對數(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)建實體模型。在縫合過程中會識別出超出指定公差的曲面邊界。曲面設計師可在轉換數(shù)據(jù)之前解決這些問題（縫合之前應當先保存原始數(shù)模）。

應當注意的是，不進行縫合處理的數(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，則該幾何體將與拓撲信息一起傳輸?shù)较掠蜟AD。

5 結語

本文列舉了ALIAS軟件的使用方法，并結合東風柳州汽車有限公司某車型格柵設計中出現(xiàn)的一些問題，對格柵設計要點進行了介紹，希望以上內(nèi)容能對初涉ALIAS軟件的設計師有一定的幫助。

參 考 文 獻

[1]黃健昆.基于Alias2015的S60后排座椅A面設計[J].汽車科技，2016（）.

[2]樊紅亮.汽車工程手冊——造型與車身設計篇[M].北京：北京理工大學出版社，2010.

[3]魏強.Autodesk Alias Studio汽車實踐手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[責任編輯：陳澤琦]