基于Polygon技術(shù)的虛擬評(píng)審應(yīng)用

田召慶

摘 要：汽車造型設(shè)計(jì)過(guò)程中評(píng)審的時(shí)效性和真實(shí)性對(duì)項(xiàng)目的執(zhí)行至關(guān)重要，本文講述了基于Polygon技術(shù)的虛擬評(píng)審應(yīng)用研究，新技術(shù)的引入大大提升了虛擬評(píng)審的執(zhí)行效率。

關(guān)鍵詞：汽車造型設(shè)計(jì)；Polygon數(shù)字模型；虛擬評(píng)審

1 引言

在項(xiàng)目開發(fā)中運(yùn)用了基于polygon的新技術(shù)和流程，加快了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，同時(shí)減少了研發(fā)中的物理驗(yàn)證推敲模型制作的人力和物力成本。并通過(guò)先進(jìn)的多種虛擬可視化技術(shù)，幫助項(xiàng)目快速實(shí)現(xiàn)了研發(fā)過(guò)程中的高仿真評(píng)審。

2 快速車身比例以及造型方案可視化評(píng)審

基于Polygon技術(shù)的數(shù)模構(gòu)建方法，對(duì)比傳統(tǒng)Alias的NURBS曲面構(gòu)建有著更快的速度以及修改的便捷性。NURBS的建模原理是以數(shù)學(xué)公式為基礎(chǔ)的，此技術(shù)能非常準(zhǔn)確的表達(dá)簡(jiǎn)單的造型，NURBS技術(shù)非常適合后期產(chǎn)品階段的建模，而Polygon是現(xiàn)在游戲行業(yè)常用的多邊形建模技術(shù)，在渲染的時(shí)候，數(shù)字模型都需要拆分成polygon來(lái)進(jìn)行。NURBS構(gòu)建的曲面最終也要上拆成polygon數(shù)字模型來(lái)渲染，在汽車數(shù)字模型構(gòu)建中，汽車曲面的復(fù)雜性使得NURBS數(shù)模的渲染速度比polygon數(shù)模慢。NURBS是傳統(tǒng)主流的建模形式，隨著游戲行業(yè)的發(fā)展使得polygon技術(shù)日漸成熟，polygon也已經(jīng)漸漸的引入汽車行業(yè)，推動(dòng)設(shè)計(jì)方案的執(zhí)行推演效率提升。

在項(xiàng)目開發(fā)早期，通過(guò)多方案的評(píng)選篩選以及客戶調(diào)研，才能保證后期的方案范圍縮小后確保留下的方案更接近市場(chǎng)的預(yù)期?；谶@樣的項(xiàng)目特點(diǎn)，就需要在早期階段制作多個(gè)設(shè)計(jì)方案模型來(lái)對(duì)比評(píng)審。而polygon的快速調(diào)整，尤其是模型的全局控制以及特征修改的方便性大大提升了早期設(shè)計(jì)評(píng)審的數(shù)量和質(zhì)量。在項(xiàng)目初期，同時(shí)6個(gè)方案比例模型的對(duì)比評(píng)審，大大提升了管理團(tuán)隊(duì)的決策質(zhì)量。在前期設(shè)計(jì)階段，通過(guò)polygon技術(shù)快速的數(shù)字構(gòu)建和比例模型評(píng)審，提升效率一倍以上，傳統(tǒng)油泥模型的制作要2周，且是單色的油泥模型，而數(shù)字模型只要1周就可以制作完成。

當(dāng)然在6個(gè)初步比例模型方案評(píng)審后，通過(guò)虛擬渲染的投票和調(diào)研，優(yōu)化設(shè)計(jì)集中在2個(gè)優(yōu)選的方案上。在通過(guò)基于polygon的中端渲染可視化技術(shù)，進(jìn)一步的仿真主要設(shè)計(jì)造型方案確定theme選項(xiàng)，這大大提升了依靠2個(gè)全尺寸的油泥模型驗(yàn)證的速度。在項(xiàng)目中1：1全尺寸模型因?yàn)樾碌臄?shù)字技術(shù)的引入減少到1個(gè)，時(shí)間上節(jié)約了3周，而仿真的效果卻大大提升。

3 高品質(zhì)可視化仿真真實(shí)產(chǎn)品狀態(tài)

在項(xiàng)目的后期，則需要對(duì)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)以及質(zhì)量做更深入的分析和評(píng)審。而基于polygon技術(shù)構(gòu)建的模型有著先天的優(yōu)勢(shì)：首先非常便捷地二次編輯能力，能夠非?？焖俚闹谱鞒鎏卣骷?xì)節(jié)；其次超強(qiáng)的圓角和光順能力方便快捷的豐富設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)；再次極其方便地UV擴(kuò)展能力能夠幫助渲染團(tuán)隊(duì)快速設(shè)定好材質(zhì)和燈光。通過(guò)基于polygon技術(shù)的高端渲染評(píng)審技術(shù)，在樣車樣件制作出來(lái)之前即可看到整車1：1帶有材質(zhì)效果的狀態(tài)，補(bǔ)充了介于油泥及樣車之間的效果空白。團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了實(shí)時(shí)互動(dòng)可視化評(píng)審平臺(tái)，通過(guò)等比例的全尺寸的3屏幕投影技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字方案的真實(shí)效果呈現(xiàn)，大大方便了設(shè)計(jì)人員以及管理評(píng)審人員在研發(fā)過(guò)程中對(duì)項(xiàng)目的細(xì)節(jié)把控，提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量和產(chǎn)品的細(xì)節(jié)質(zhì)量。

高品質(zhì)的可視化渲染，可以預(yù)判設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)狀態(tài)以及材質(zhì)面料特性。方便評(píng)審決策人員用更加可視化的方式提升評(píng)審的效率和預(yù)見性，要知道此時(shí)如果制作全尺寸的油泥模型要花費(fèi)1個(gè)周的時(shí)間，而且對(duì)于內(nèi)飾還是沒(méi)有材質(zhì)效果的。

在以往的項(xiàng)目中無(wú)法做到各種材質(zhì)在樣件或者樣車上的精確體現(xiàn)，而且如果使用以前的虛擬現(xiàn)實(shí)手段的話，以往很難達(dá)到一個(gè)比較真實(shí)的材質(zhì)效果。通過(guò)引入新的polygon技術(shù)可以非常方便的設(shè)定UV貼圖，再結(jié)合先進(jìn)的材質(zhì)掃描設(shè)備，就能仿真出物理材質(zhì)的顏色、高光、凹凸信息。這樣在三維軟件中，就可以呈現(xiàn)出非常接近真實(shí)的材質(zhì)效果，這樣在評(píng)審中就可以在虛擬車上切換各種掃描所得的材質(zhì)效果。在項(xiàng)目中通過(guò)自主開發(fā)材質(zhì)模型的照片拍攝和三維掃描技術(shù)結(jié)合polygon的UV優(yōu)化功能，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)和論證評(píng)審，最終開發(fā)出一套高仿真材質(zhì)系統(tǒng)，在真實(shí)性和視覺(jué)感受上有顯著提升，并為最終產(chǎn)品良好的材質(zhì)效果打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

當(dāng)然在高質(zhì)量的渲染可視化下，才值得細(xì)微差別都能很快辨別，更不用說(shuō)清晰辨別外觀可視化虛擬公差質(zhì)量。就是使用實(shí)時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件對(duì)產(chǎn)品公差模型進(jìn)行可視化制作。在以往的項(xiàng)目中，由于裝配及模具生產(chǎn)出的產(chǎn)品會(huì)有一定的尺寸公差，所以通常情況下會(huì)制作多個(gè)實(shí)體模型用來(lái)展示最大、正常、最小的公差情況。我使用不同公差的數(shù)字模型進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的加工，最終輸出的3D互動(dòng)模型通過(guò)主動(dòng)式立體投影機(jī)投影在屏幕上，通過(guò)立體眼鏡顯示出帶有真實(shí)立體感的模型。這樣不但可以在原有的角度方位上既可切換公差狀態(tài)，同時(shí)可以很清晰的做出對(duì)比，省去了很大一部份的實(shí)體公差模型的制作，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)。在項(xiàng)目中單個(gè)局部驗(yàn)證區(qū)域，相比較傳統(tǒng)的實(shí)物模型方式，時(shí)間上節(jié)約10天。

基于polygon技術(shù)建模的數(shù)據(jù)，在白模狀態(tài)下就可以清晰的感受到軟包覆材質(zhì)的質(zhì)感。正式因?yàn)榛趐olygon技術(shù)建模這種“軟質(zhì)感”的高度仿真，也大大提升了高端渲染仿真的準(zhǔn)確性。給評(píng)審決策者一個(gè)非常真實(shí)的產(chǎn)品最終狀態(tài)的與展示，有助于越早的發(fā)現(xiàn)隱藏的問(wèn)題，做出正確的評(píng)審判斷。

4 提供高沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)分析和評(píng)審體驗(yàn)

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)Immersive VR評(píng)審提供評(píng)審者完全沉浸的體驗(yàn)，使評(píng)審者有一種置身于虛擬世界之中的感覺(jué)。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)其明顯的特點(diǎn)是：利用頭戴式顯示設(shè)備把評(píng)審者的視覺(jué)、聽覺(jué)封閉起來(lái)，產(chǎn)生虛擬視覺(jué)，同時(shí)，它利用手柄反饋以及探頭等感應(yīng)器把評(píng)審者的手感通道封閉起來(lái)，產(chǎn)生虛擬觸動(dòng)感。早在2006年就啟用投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并在多個(gè)項(xiàng)目中不斷完善和調(diào)整，到2011年新的光譜投影儀4K虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了高分辨率（4K），高幀率以及高對(duì)比度的虛擬評(píng)審體驗(yàn)。在GMNA北美研究了CAVE系統(tǒng)是一個(gè)更加沉浸式的投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

作者總結(jié)之前的2代投影式虛擬現(xiàn)實(shí)研究成果以及GMNA的CAVE系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，在項(xiàng)目中首次嘗試應(yīng)用頭戴式顯示設(shè)備的系統(tǒng)。結(jié)合行業(yè)先進(jìn)的RTTDeltaGen以及VRED軟件的深入研究，以及實(shí)驗(yàn)嘗試，在虛擬車身環(huán)繞評(píng)估，虛擬環(huán)境反射評(píng)估，虛擬車身油漆評(píng)估，以及虛擬配置對(duì)比評(píng)估方面，大大的提升了虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸感和高仿真度。

通過(guò)實(shí)現(xiàn)方案的高度沉浸式仿真和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方案評(píng)審和展示，以及虛擬VR快速實(shí)現(xiàn)方案的3d立體仿真呈現(xiàn)集合動(dòng)態(tài)的功能演示和預(yù)分析，對(duì)外客戶可以早期進(jìn)入VR客戶虛擬方案調(diào)研，客戶能基于高仿真沉浸式的視覺(jué)反饋分析；而對(duì)內(nèi)客戶可以幫助工程師以及項(xiàng)目組早期解決人機(jī)尺度分析，燈光效果模擬，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，功能件運(yùn)動(dòng)分析的多種仿真驗(yàn)證分析。做到設(shè)計(jì)方向早判斷、問(wèn)題早發(fā)現(xiàn)、早解決。

5 高仿真輕量化的設(shè)計(jì)動(dòng)畫演示和傳播

傳統(tǒng)的靜態(tài)圖片式的傳播手法，在新時(shí)代的社交媒體下面，顯然不能足夠打動(dòng)消費(fèi)者的購(gòu)買欲望?；趐olygon技術(shù)的社交媒體推廣視頻技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，在產(chǎn)品開發(fā)后期，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)特征以及設(shè)計(jì)故事以一個(gè)故事性的腳本去講解，使得客戶有一種強(qiáng)烈的帶入感和感官體驗(yàn)，這比傳統(tǒng)的靜態(tài)海波大大提升了和媒體以及潛在客戶的溝通。

而微信以及微博等自媒體的傳播，iOS以及安卓平臺(tái)的app應(yīng)用等，更是在線上提供了豐富的信息接口和渠道。豐富的多媒體表現(xiàn)既能完整地傳遞產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息，同時(shí)通過(guò)和客戶的互動(dòng)了解到客戶的關(guān)注點(diǎn)。幫助品牌以及產(chǎn)品培養(yǎng)了更多的忠實(shí)客戶，極大的提升了品牌形象以及百姓口碑。同時(shí)也幫助品牌對(duì)自己的目標(biāo)客戶有更加深入的了解。

當(dāng)然這一切的傳播得以快速實(shí)施，特別是總是先人一步地?fù)屧诟?jìng)爭(zhēng)品牌以及車型之前的傳播動(dòng)畫和App制作都離不開polygon技術(shù)支持。正是基于polygon技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在保持高仿真的前提下的數(shù)據(jù)輕量化。項(xiàng)目傳播視頻，一開始原始工業(yè)數(shù)模和項(xiàng)目文件容量達(dá)3g，數(shù)據(jù)面片10萬(wàn)多，而通過(guò)polygon技術(shù)的優(yōu)化，大大地輕量化了數(shù)據(jù)，原始工業(yè)數(shù)據(jù)文件小至1.2g，面片總量簡(jiǎn)直3萬(wàn)，加速了視頻以及軟件的制作，減少不必要的軟硬件以及網(wǎng)絡(luò)帶寬占用。而最終輸出流媒體數(shù)據(jù)，更加適合多媒體傳播，只會(huì)占用客戶移動(dòng)端的少量流量，流暢度提升2倍左右，再一次側(cè)面推動(dòng)了品牌形象的高速傳播。

6 結(jié)語(yǔ)

新的汽車市場(chǎng)環(huán)境迫使各大主機(jī)廠不斷提升車輛開發(fā)的周期，新的Polygon 技術(shù)的引入從評(píng)審的效率和評(píng)審的真實(shí)體驗(yàn)都有極大的提升。設(shè)計(jì)決策者在新技術(shù)的支持下能更準(zhǔn)確的做出決策，新評(píng)審流程大大縮短了評(píng)審的周期。

Polygon技術(shù)支持?jǐn)?shù)字設(shè)計(jì)師快速的將設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)三維數(shù)模狀態(tài)，建模速度是傳統(tǒng)建模速度的1倍，新技術(shù)的應(yīng)用提升了虛擬模型的真實(shí)感，同時(shí)新技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)字模型數(shù)據(jù)量非常輕，模型的調(diào)整和渲染處理都非常方便。

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