Rhino結(jié)合3ds MAX在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘 要：三維建模是家具設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)之一。本文對家具設(shè)計(jì)方向常用的Rhino軟件和3ds MAX軟件進(jìn)行應(yīng)用探究。首先分析了兩款軟件各自的特點(diǎn)及適用范圍，對兩款軟件分別在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了比較分析?？偨Y(jié)出兩款軟件在家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期各自的優(yōu)勢。將兩者結(jié)合使用，既能精確繪制得到家具產(chǎn)品的三維模型，又能進(jìn)行產(chǎn)品和使用場景的渲染，提高產(chǎn)品的建模效果和展示效果。

關(guān)鍵詞：Rhino;3ds MAX;三維建模;家具設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.03.030

本文著錄格式：李晶晶.Rhino結(jié)合3ds MAX在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].軟件，2021，42（03）：106-109

The Application of Rhino Combined with 3ds MAX in Furniture Design

LI Jingjing

（College of Home and Industrial， Nanjing Forestry University， Nanjing? Jiangsu? 210037）

【Abstract】：3D modeling is one of the most important parts in furniture design. This paper discusses the application of Rhino Software and 3ds Max software which are commonly used in furniture design. Firstly， the characteristics and application scope of the two softwares are analyzed， and the application of the two softwares in furniture design is compared. Sum Up two pieces of software in furniture product design early respective advantages. The combination of the two can not only accurately draw the 3D model of furniture products， but also render the products and use scenes， improve the modeling effect and display effect of products.

【Key words】：Rhino;3ds MAX;three-dimensional modeling;furniture design

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，家具行業(yè)已普遍采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)[1]。在家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前期，完整的設(shè)計(jì)方案需要通過三維造型和產(chǎn)品渲染等步驟以展示其設(shè)計(jì)效果[2]。因此，用于展示的設(shè)計(jì)方案不僅要求具有精確尺寸和完善的外觀造型，還需要配合產(chǎn)品的渲染效果和產(chǎn)品的使用場景的渲染效果[3]。常用的方法是將Rhino軟件和3ds MAX軟件結(jié)合使用，將兩款軟件的特點(diǎn)融合放大，從而提高家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期的建模效果和展示效果[4]。

1 Rhino軟件和3ds MAX軟件的特點(diǎn)

Rhino是一款基于NURBS方法的三維建模軟件，也是一款“平民化”軟件[5]。區(qū)別于Maya、SoftImage XSI等對計(jì)算機(jī)軟硬件要求較高的軟件，Rhino軟件對計(jì)算機(jī)軟硬件要求相對較低[6]。因此，其應(yīng)用范圍更加廣泛[7]。Rhino軟件有著強(qiáng)大的NURBS曲面造型功能，從設(shè)計(jì)稿、手繪到實(shí)際產(chǎn)品，Rhino軟件可以精確地繪制所有用來作為渲染表現(xiàn)、動畫、分析評估以及生產(chǎn)制造的曲面模型[8]。同時(shí)，Rhino軟件與其他軟件高度兼容，通過輸出多種中間格式文件，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行后續(xù)編輯[9]。Rhino軟件操作界面和Auto CAD軟件相似，交互性強(qiáng)，操作簡單易上手，受到設(shè)計(jì)師們的歡迎。

3ds Max是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三維建模、產(chǎn)品渲染和動畫制作軟件。最先開始運(yùn)用于電腦游戲中的動畫制作，后進(jìn)一步參與影視片的特效制作。經(jīng)過不斷地發(fā)展，3ds Max軟件也得到不少設(shè)計(jì)師的喜愛，成為主流的三維建模與動畫渲染軟件之一[10]。3ds Max被廣泛應(yīng)用于廣告、影視、三維動畫、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域[11]。在建模方面，3ds Max軟件建模方式多樣，功能完備，有著包括NURBS方法在內(nèi)的多種建模方式[12]。但與Rhino軟件相比，它的NURBS功能不夠精確、便捷，無法進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，且數(shù)據(jù)運(yùn)用不方便。因此，常被用于制作產(chǎn)品渲染效果圖和動畫[13]。

Rhino軟件和3ds MAX軟件在家具設(shè)計(jì)中的結(jié)合應(yīng)用，主要體現(xiàn)于產(chǎn)品的“建?！焙汀颁秩尽眱煞矫鎇14]。兩款軟件均有著較強(qiáng)的建模能力，但相對于3ds MAX軟件，Rhino軟件有著更為專業(yè)的NURBS曲面建模功能，其NURBS曲面建模方式更加精確且便捷[15]。因此，在家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期，常用Rhino軟件進(jìn)行來產(chǎn)品建模，搭配3ds MAX軟件進(jìn)行產(chǎn)品渲染和動畫制作，實(shí)現(xiàn)融合應(yīng)用，在家具產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)和渲染展示中達(dá)到最佳效果[16]。

2 Rhino軟件在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 Rhino軟件的應(yīng)用思路

使用Rhino軟件建模，主要有兩種建模思路：一種是注重家具的外觀而忽略內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這種建模思路在建模時(shí)只需將家具外觀造型表現(xiàn)出來即可，其特點(diǎn)是建模過程簡單快捷，操作易上手，但無法得到詳細(xì)的施工圖[17]。另一種思路是完整地建出家具的外觀和內(nèi)部零部件結(jié)構(gòu)，將它們組裝起來得到完整的家具模型。這種建模思路可以直接導(dǎo)出各零部件的施工圖、結(jié)構(gòu)裝配圖、透視圖等，但操作相對復(fù)雜，建模速度慢[18]。在家具設(shè)計(jì)建模時(shí)，若不考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可選擇第一種思路建模;若需考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則選擇第二種建模思路[19]。使用Rhino軟件建模，除了以上的特點(diǎn)外，還在于它與其他軟件有良好的兼容性[20]。Rhino軟件可以輸入或輸出20余種文件格式，可以根據(jù)用戶需求選擇不同的中間格式[21]。如需對模型的施工圖進(jìn)行繪制或修改，可輸出.dwg格式文件，導(dǎo)入Auto CAD軟件中進(jìn)行平面圖繪制或二次編輯，獲得平面施工圖;如需對模型進(jìn)行專業(yè)渲染操作，可輸出.3ds格式文件，導(dǎo)入3ds MAX軟件中進(jìn)行專業(yè)渲染，獲得渲染效果圖[22];此外，Rhino軟件還可與后續(xù)制造環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對接。輸出.stl格式文件，導(dǎo)入至3D打印切片軟件中，生成機(jī)加工代碼，可以直接將設(shè)計(jì)出模型快速成型制作出來[23]。

2.2 Rhino軟件在家具設(shè)計(jì)中應(yīng)用實(shí)例

以床頭柜的為例，通過對其進(jìn)行三維建模和平面施工圖的繪制來探索Rhino軟件在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。打開Rhino軟件，設(shè)置好需要用到的參數(shù)，以box為基礎(chǔ)開始家具建模。在建模前，先對模型進(jìn)行分析。由于此款床頭柜的造型較為規(guī)則，為對稱結(jié)構(gòu)，且無復(fù)雜、尺度較大的曲面，在建模時(shí)用到的曲面工具較少。因此，采用先整體后局部的建模順序。使用box作為建模基礎(chǔ)，創(chuàng)建床頭柜頂板、底板及旁板。完成后使用曲面圓角工具對床頭柜邊緣棱角部分進(jìn)行倒圓角操作。對內(nèi)部抽屜建模時(shí)，同樣使用box為基件，配合布爾運(yùn)算制作抽屜部件框架，抽屜部件框架包含抽側(cè)板、抽底板、抽后板、抽前板和抽面板。當(dāng)抽屜部件框架完成后，在抽屜面板中間區(qū)域繪制出具有拉手功能同時(shí)兼具裝飾作用的開孔，利用box中圓柱體搭配布爾運(yùn)算差集進(jìn)行打孔操作。柜腿為不規(guī)則形狀，有多種方法制作：方法一是利用box為基件配合布爾運(yùn)算差集進(jìn)行繪制;方法二是通過創(chuàng)建不規(guī)則曲面，由線形成面，面形成體繪制成型。完成模型制作后，若需要施工圖，可選中物體，在菜單欄中設(shè)置好參數(shù)及所需圖紙要求，生成產(chǎn)品的三視圖或裝配圖等。床頭柜建模效果如圖1所示，Rhino軟件中導(dǎo)出的施工圖如圖2所示。

3 3ds MAX軟件在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 3ds MAX軟件的應(yīng)用思路

在Rhino軟件中建模完成后，需要對模型進(jìn)行渲染操作[24]。模型渲染有兩種方法：一種是在Rhino軟件中直接利用渲染器插件進(jìn)行渲染。這種方法簡單便捷，但不利于進(jìn)行場景展示和后期動畫制作;另一種方法是將模型存儲為中間格式文件，導(dǎo)入3ds MAX軟件中進(jìn)行專業(yè)渲染。實(shí)際使用過程中，常用第二種方法進(jìn)行模型的渲染操作。在渲染時(shí)，首先需要將構(gòu)建好的模型另存為.3ds格式文件，然后在3ds MAX中輸入中間文件。再設(shè)置燈光、攝像機(jī)和與模型搭配使用的貼圖、材質(zhì)。此外，3ds MAX軟件中家具產(chǎn)品的渲染，常需要將家具模型放入特定場景空間中進(jìn)行展示，以更好地凸顯家具的風(fēng)格、造型和功能。此時(shí)，需要在3ds MAX軟件中搭建適合展示的場景，將建好的家具模型放入場景中進(jìn)行渲染展示。

3.2 3ds MAX軟件在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

模型渲染是家具設(shè)計(jì)過程中重要環(huán)節(jié)之一，產(chǎn)品渲染圖能直觀地表現(xiàn)產(chǎn)品造型、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等元素。圖3為床頭柜在Rhino軟件中的渲染圖，可以看出其渲染效果比較常規(guī)。在實(shí)際展示過程中，單一的家具產(chǎn)品渲染圖已經(jīng)無法滿足實(shí)際展示需求，需要搭配家具產(chǎn)品的使用場景進(jìn)行渲染展示。使用3ds MAX軟件創(chuàng)建空間模型并渲染出家具產(chǎn)品的實(shí)際使用場景圖，具體應(yīng)用方法如下：將上文Rhino軟件中創(chuàng)建好的床頭柜模型導(dǎo)出.3ds格式文件，導(dǎo)入3ds MAX后，賦予模型與其適用的貼圖和材質(zhì)，再設(shè)置渲染參數(shù)并調(diào)整燈光。設(shè)置渲染參數(shù)時(shí)，按鍵盤上的F10或點(diǎn)擊上方菜單欄的渲染設(shè)置圖標(biāo)，打開渲染設(shè)置面板，彈出對話框后選擇基本選項(xiàng)欄，設(shè)置出圖參數(shù)以及圖紙保存路徑，圖紙尺寸根據(jù)使用需求設(shè)置即可。調(diào)整燈光時(shí)要注意燈光的擺放位置，可從三視圖中調(diào)節(jié)位置。燈光選用時(shí)顏色通常選擇暖白或冷白。調(diào)整好參數(shù)后，將相機(jī)調(diào)整至合適角度，進(jìn)行場景渲染。床頭柜在3ds MAX軟件中渲染的場景圖如圖4所示。

4 結(jié)語

好的三維模型和渲染效果可以體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)意想法，展現(xiàn)產(chǎn)品的造型、結(jié)構(gòu)及功能等特點(diǎn)，為后續(xù)產(chǎn)品的效果展示以及生產(chǎn)制造提供支持。本文對家具設(shè)計(jì)方向常用的Rhino軟件和3ds MAX軟件進(jìn)行應(yīng)用探究。分析了兩款軟件各自的特點(diǎn)和適用范圍，將兩者結(jié)合使用，既能精確繪制得到家具產(chǎn)品的三維模型，又能進(jìn)行產(chǎn)品和使用場景的專業(yè)渲染，提高了家具產(chǎn)品的建模效果和展示效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王琛，蔣玉婷，陸雪億.拼合蛋椅模型的設(shè)計(jì)與制作[J].藝術(shù)科技，2019，32（9）：71.

[2] 王琛，段佩姚，于嘉浩，等.立體公交站臺的設(shè)計(jì)研究[J].藝術(shù)科技，2019，32（9）：57.

[3] 王琛，訾然，陸雪億.中國古典家具模型快速成型的制作優(yōu)勢[J].藝術(shù)科技，2019，32（13）：69.

[4] 段佩姚，王琛，黃逸蕓，等.以“梵幾”為例的家具設(shè)計(jì)師品牌市場推廣分析[J].藝術(shù)科技，2019，32（09）：64.

[5] 王琛，段佩姚，陸雪億.工業(yè)級熔融沉積快速成型機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化[J].藝術(shù)科技，2019，32（13）：60-61.

[6] 趙凡凡，王琛，趙唯嘉，等.基于智慧課堂的座椅設(shè)計(jì)研究[J].藝術(shù)科技，2019，32（7）：49-50.

[7] 王琛，于嘉浩，訾然，等.虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用探索[J].藝術(shù)科技，2019，32（8）：54.

[8] 段佩姚，王琛.商業(yè)場所的人性化設(shè)計(jì)：以星巴克為例分析[J].藝術(shù)科技，2019，32（8）：56.

[9] 周雨姍，王琛，訾然，等.3D打印設(shè)計(jì)制圖學(xué)具開發(fā)研究[J].藝術(shù)科技，2019，32（8）：48.

[10] 鄭泠汐，張佳音，王琛.基于參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件的柜類家具建模方法[J].軟件，2020，41（11）：16-18.

[11] 王琛，于嘉浩，陸雪億.FDM快速成型加工工藝問題研究[J].藝術(shù)科技，2019，32（15）：59.

[12] 王琛，于嘉浩，蔣玉婷.立體光刻快速成型的模型布置分析及優(yōu)化[J].藝術(shù)科技，2019，32（9）：49.

[13] 王琛，于嘉浩，陸雪億.復(fù)合式單軌公共交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].藝術(shù)科技，2019，32（14）：62.

[14] 王琛，陸雪億，王希鈺，等.逆向設(shè)計(jì)方法在家具建模中的應(yīng)用[J].藝術(shù)科技，2019，32（16）：29+36.

[15] 王琛，于嘉浩，吳越，等.柜類家具數(shù)字化設(shè)計(jì)建模思維[J].藝術(shù)科技，2019，32（17）：11+22.

[16] 段佩姚，王琛.對家具設(shè)計(jì)師品牌造作小件家具的設(shè)計(jì)分析[J].藝術(shù)科技，2019，32（17）：40+80.

[17] 方藝霖，王琛.學(xué)齡前兒童座椅現(xiàn)況與理想設(shè)計(jì)分析[J].藝術(shù)科技，2019，32（19）：26+28.

[18] 王琛，陸雪億，訾然.基于UG軟件和光固化工藝的模型制作流程[J].藝術(shù)科技，2019，32（18）：24+26.

[19] 王琛，訾然，陸雪億，等.基于熔融沉積3D打印技術(shù)的家具模型制作技術(shù)要點(diǎn)[J].藝術(shù)科技，2019，32（9）：35.

[20] 王琛，于嘉浩，陸紅紅，等.基于快速成型技術(shù)的中國古典家具模型制作工藝[J].家具，2018，39（6）：40-44.

[21] 王琛，陸雪億，訾然，等.基于正交實(shí)驗(yàn)的FDM工藝機(jī)械性能優(yōu)化[J].藝術(shù)科技，2019，32（16）：41-42.

[22] 王琛，于嘉浩，蔣玉婷.SLA光固化3D打印成型誤差分析[J].藝術(shù)科技，2019，32（15）：72.

[23] 王琛，于嘉浩，陸雪億.地下立體停車場的設(shè)計(jì)研究[J].藝術(shù)科技，2019，32（14）：65.

[24] 王琛，陸雪億，訾然.基于未成年人手部號型的公交車扶手桿設(shè)計(jì)[J].藝術(shù)科技，2019，32（15）：61.