模型渲染技術(shù)在雷達(dá)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳尤莉

摘要：伴隨著科技社會的進(jìn)步，工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展也趨于更加廣泛和深入。具有真實(shí)質(zhì)感的產(chǎn)品外觀效果圖能直觀體現(xiàn)產(chǎn)品的材質(zhì)美感并準(zhǔn)確反映材料與工藝信息，有利于展示產(chǎn)品的部件結(jié)構(gòu)和整體形象。本文以雷達(dá)造型設(shè)計(jì)為例，通過分析雷達(dá)產(chǎn)品形態(tài)特點(diǎn)和材質(zhì)工藝特點(diǎn)，對雷達(dá)的三維模型渲染以及材質(zhì)編輯方法進(jìn)行了分析，總結(jié)出合理利用軟件快速制作雷達(dá)質(zhì)感效果圖的方法，說明了三維渲染技術(shù)在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；材質(zhì)；渲染

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）028-0170-02

Model Rending Technology in The Design of Radar Products

CHEN You-li

（The 38th Research Institute of CETC， Hefei 230000， China ）

Abstract：Along with the progress of science and technology community， the development of industrial design also tends to be more extensive and in-depth. Appearance renderings with realistic texture of the material can directly reflect the beauty products and accurately reflect the materials and process information， there is conducive to product component structure and performance of the overall image. Taking the radar design as example， based on the morphological characteristics and material process characteristics of radar products， this paper analyzes three-dimensional model rendering and material editing method， summarizes the method of rational use of software to quickly create radar texture renderings， and illustrates the application of three-dimensional rendering technology in the design and development of new products.

Key words： radar； texture； rendering

針對我國目前所處的國際環(huán)境，大力發(fā)展我國的國防事業(yè)已是迫在眉睫。如何讓軍工產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)在時(shí)代巨變中蛻變、升華是擺在每個(gè)設(shè)計(jì)人員面前最大的難題。長期以來我國軍工產(chǎn)品實(shí)行的是高度集中的經(jīng)營管理體制，生產(chǎn)制造完全靠國家指令，任務(wù)、材料等也完全由國家控制。軍工產(chǎn)品的特殊性導(dǎo)致其設(shè)計(jì)完全以功能性為首要考慮因素，缺乏對產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的關(guān)注。但隨著人類物質(zhì)、精神文明的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使用者對軍工產(chǎn)品的要求已不僅僅停留在僅僅是實(shí)現(xiàn)功能，還對其造型、色彩和人機(jī)交互等方面提出了更高的要求。產(chǎn)品功能不變的情況下也不能以同樣的款式永久地出現(xiàn)在市場上。為了滿足使用者的需求，設(shè)計(jì)師必須不斷地推陳出新，以更好的造型和更高的性能來滿足使用者的需求。

下文以雷達(dá)為例，簡單介紹三維模型渲染技術(shù)在雷達(dá)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

1 模型渲染軟件的種類

目前，在雷達(dá)的造型設(shè)計(jì)中使用的三維設(shè)計(jì)軟件種類繁多，例如Pro/Engineer、UG 、3dsMax、Rhino等。但任何一款軟件很難在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品準(zhǔn)確的三維建模的同時(shí)又能真實(shí)、快速地進(jìn)行效果渲染， 渲染功能只是這些軟件附帶的一部分，無法達(dá)到令人滿意的渲染效果，于是大量的第三方渲染軟件應(yīng)運(yùn)而生。其中以Vray渲染器最為熱門，Vray在室內(nèi)效果渲染中，是速度最快、渲染效果極好的一款插件，被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)及動畫設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。但Vray在達(dá)到良好的渲染效果的同時(shí)，也存在操作繁瑣、對機(jī)器配置要求過高、渲染時(shí)間過長等問題。

另一款渲染軟件Keyshot由于操作簡單易于上手，渲染效果靚麗逼真，同時(shí)還大大縮短了渲染時(shí)間而迅速占領(lǐng)模型渲染的市場成為很多企業(yè)的新寵。KeyShot意為“The Key to Amazing Shots”，是一個(gè)互動性的光線追蹤與全域光渲染程序。相對于Vray而言，Keyshot不需通過頻繁切換和轉(zhuǎn)換格式操作，同時(shí)又能達(dá)到較好渲染效果，操作復(fù)雜度和渲染效果較平衡。

2 雷達(dá)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及渲染流程

三維模型的渲染一般是指將已經(jīng)建立好的三維模型設(shè)置合適的材質(zhì)、燈光和背景等各種參數(shù)，生成具有逼真光影效果的圖形文件。

與普通的消費(fèi)產(chǎn)品相比較，雷達(dá)產(chǎn)品具有很多自身的特點(diǎn)：1）體積大，塊面大，結(jié)構(gòu)相對比較規(guī)整；2）由于小批量生產(chǎn)制造的因素，片面比較簡單，無太多復(fù)雜曲面；3）材質(zhì)種類相對單調(diào)，以金屬為主；4）色彩比較單一，很少見到花哨亮麗的色彩；

基于以上特點(diǎn)，雷達(dá)產(chǎn)品的質(zhì)感表現(xiàn)與普通消費(fèi)產(chǎn)品的區(qū)別主要在于：1）光影效果要求簡單直觀，易于突出雷達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和細(xì)節(jié)特征；2）質(zhì)感表現(xiàn)力求真實(shí)準(zhǔn)確，不能一味追求藝術(shù)性夸張；3）產(chǎn)品背景多采用純色為主，能夠更好地突出產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，只有當(dāng)需要表達(dá)產(chǎn)品具體使用環(huán)境時(shí)才會選用復(fù)雜的圖片作為背景。

用Pro/E、Keyshot、Photoshop三種軟件對雷達(dá)產(chǎn)品進(jìn)行渲染及效果圖的制作，具體的模型渲染流程如圖1所示。

3 雷達(dá)產(chǎn)品材質(zhì)表現(xiàn)

雷達(dá)產(chǎn)品大部分是在惡劣環(huán)境中使用的大型電子設(shè)備，材質(zhì)選擇首先要考慮產(chǎn)品的穩(wěn)定性和耐久性。雷達(dá)機(jī)械機(jī)構(gòu)中的材質(zhì)和其他電子產(chǎn)品一樣可分為金屬材料和非金屬材料。三維模型渲染技術(shù)需要根據(jù)雷達(dá)具體零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及表面處理工藝，采用適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)設(shè)置參數(shù)恰如其分地表現(xiàn)出這些材質(zhì)的光澤、色彩。

3.1金屬材質(zhì)

雷達(dá)大部分的覆蓋件約為金屬材質(zhì)，由于表面處理工藝的不同，表現(xiàn)出的質(zhì)感效果也有很多種。

不銹鋼是具有高光澤的金屬材質(zhì)。在渲染這種反射材質(zhì)時(shí)，需要特別注意高光反射。有復(fù)雜表面處理工藝的不銹鋼材質(zhì)需要綜合使用多種軟件表現(xiàn)效果，在Keyshot中的設(shè)置如圖2所示。

金屬噴漆色彩以軍綠或者迷彩為主，這是由雷達(dá)的使用環(huán)境決定，考慮到雷達(dá)裝備的隱身需要，都是選用與地表環(huán)境接近的色彩進(jìn)行噴涂。在Keyshot中的設(shè)置如圖3所示。

3.2非金屬材質(zhì)

非金屬材質(zhì)以塑料材質(zhì)最為常見，塑料材質(zhì)在雷達(dá)中所占比例較少，多出現(xiàn)在控制艙內(nèi)的控制面板上。針對不同的控制面板類型可以選擇編輯材質(zhì)渲染或貼圖渲染兩種方法。編輯材質(zhì)渲染耗時(shí)較多，但效果真實(shí)，若需重點(diǎn)突出表現(xiàn)控制面板，可以采用該方法。圖4為雷達(dá)艙內(nèi)控制面板渲染效果圖，可看到內(nèi)部非金屬材質(zhì)的使用狀況。

3.3后期處理

從Keyshot中直接渲染輸出的效果圖比較單調(diào)，不能完全滿足工作要求，可以采用Photoshop 為最終的渲染圖像進(jìn)行后期處理。如圖5所示為某產(chǎn)品的陣地布局及產(chǎn)品介紹最終效果圖。

4 結(jié)論

隨著計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的迅速騰飛，工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)得到了飛躍的發(fā)展。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)被不斷的改變或是代替，工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量發(fā)生質(zhì)的突變，研發(fā)的時(shí)間被縮短，在結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件上的不斷革新，人的設(shè)計(jì)理念也日益突顯出來。Rhino 3D、Pro/Engineer、3dsMax、UG、VRay眾多優(yōu)質(zhì)軟件的出現(xiàn)及應(yīng)用改變了軍工產(chǎn)品造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)手段，優(yōu)化了軍工產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的程序與方法，尤其是在最終的效果展示方面，渲染及處理后的效果圖可以逼真地表達(dá)產(chǎn)品的質(zhì)感和色彩等信息，以及各種光照條件下的真實(shí)明暗程度。這對于初期方案評選以及后期的營銷傳媒都起到了至關(guān)重要的作用。因此，研究一套快捷高效地完成軍工產(chǎn)品電腦模型的質(zhì)感渲染方法對具體的工作將起到十分積極的作用。

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