黃太強(qiáng)

摘 要：造型特征棱線設(shè)計(jì)作為汽車(chē)型面設(shè)計(jì)的重要部分，它不僅決定了汽車(chē)型面的光影質(zhì)量，還對(duì)汽車(chē)整體風(fēng)格和產(chǎn)品品質(zhì)有著重要影響。在汽車(chē)型面設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要根據(jù)特征棱線的光順性，特征棱線的強(qiáng)弱趨勢(shì)，相鄰特征棱線間的關(guān)系三方面設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)造型特征棱線。

關(guān)鍵詞：特征棱線;型面設(shè)計(jì);重要部分

1 引言

從最早的馬車(chē)型，到后來(lái)的甲殼蟲(chóng)型，再在歷經(jīng)滄桑變化后到現(xiàn)在的楔型，汽車(chē)造型緊跟時(shí)代潮流，給消費(fèi)者帶來(lái)一次又一次豐富多彩的視覺(jué)盛宴，而在這盛宴上最引人矚目的就是特征棱線帶來(lái)的光與影的變化。它時(shí)而強(qiáng)勁有力，時(shí)而優(yōu)雅柔和，時(shí)而萬(wàn)千變化，時(shí)而大氣簡(jiǎn)約，猶如一首美妙的音樂(lè)，讓人如癡如迷，陶醉其中。美妙的音樂(lè)由無(wú)數(shù)音符編排而成，那么如此豐富的汽車(chē)造型棱線又是怎樣被設(shè)計(jì)出來(lái)的呢？在汽車(chē)型面設(shè)計(jì)中，造型特征棱線的設(shè)計(jì)最重要從三方面控制：特征棱線的光順性，特征棱線的強(qiáng)弱趨勢(shì)，相鄰特征棱線間關(guān)系。只有同時(shí)滿(mǎn)足這三個(gè)控制條件，才能達(dá)到預(yù)期的造型效果，本文將從這三方面入手闡述汽車(chē)造型棱線的設(shè)計(jì)。

2 特征棱線的光順性

特征棱線的光順性，從表面上看就是造型特征棱在三維空間內(nèi)是否光滑平順，是否存在抖動(dòng)或扭曲，如圖1所示即為不光順的特征棱線;從本質(zhì)上來(lái)講，就是構(gòu)成特征棱線的曲線的控制點(diǎn)在三視圖內(nèi)排列是否均勻，曲線曲率梳是否合理。作為運(yùn)動(dòng)和美的結(jié)合，汽車(chē)特征棱線的設(shè)計(jì)也變得越來(lái)越耐人尋味，越來(lái)越復(fù)雜多變，然而萬(wàn)變不離其宗，所有復(fù)雜的特征都是由簡(jiǎn)單的元素通過(guò)合適的方法組合而成。就汽車(chē)造型特征棱線而言，最簡(jiǎn)單的用一條曲線即可表達(dá)，而復(fù)雜的則需要由多條曲線首尾連接而成。

2.1 簡(jiǎn)單特征棱線的光順性

簡(jiǎn)單特征棱線的光順性設(shè)計(jì)，實(shí)際上就是一條曲線的光順性設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，這條光順曲線的控制點(diǎn)一般不超過(guò)7個(gè)，所有控制點(diǎn)在三視圖內(nèi)必須排列在曲線的同側(cè)，且控制點(diǎn)在三視圖內(nèi)的排列（以非等比縮放的形式觀察）必須均勻或均勻變化，嚴(yán)格時(shí)每條曲線的控制點(diǎn)必須控制在一個(gè)平面內(nèi)，如圖2所示即為光順曲線的控制點(diǎn)排列。曲線的形狀完全由控制點(diǎn)的排列控制，而因控制點(diǎn)排列的好壞是通過(guò)目測(cè)來(lái)判斷，但目測(cè)無(wú)法排除極其微弱的波動(dòng)，因此無(wú)法確保曲線的光順性，特別是控制點(diǎn)較多的情況。鑒于此，我們用更加敏感的曲率梳加以輔助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)分析查看完控制點(diǎn)后，我們通常會(huì)打開(kāi)曲率梳，以非等比縮放的形式在三視圖內(nèi)觀察曲率梳的形狀，若存在圖3所示抖動(dòng)曲率梳，微調(diào)曲線的控制點(diǎn)至如圖4所示光滑曲率梳形狀即可。這樣就完成了一條曲線的光順性設(shè)計(jì)，即簡(jiǎn)單特征棱線的光順性設(shè)計(jì)。

2.2 復(fù)雜特征棱線的光順性

對(duì)于復(fù)雜的特征棱線，如何將此復(fù)雜特征拆分成一條條簡(jiǎn)單的曲線，以及這一條條簡(jiǎn)單曲線的如何連接至關(guān)重要;正確的拆分和合理的連接直接決定了復(fù)雜特征棱線的光順性。

復(fù)雜特征曲線的拆分是型面設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)極其重要的一個(gè)基本功，大體分三步進(jìn)行。首先找出曲線曲率發(fā)生突變的區(qū)域，如圖5藍(lán)色圓圈所示即為曲率突變區(qū)域;然后分別找出兩個(gè)區(qū)域內(nèi)曲率最大點(diǎn)的位置，如圖6三個(gè)藍(lán)色點(diǎn)所示即為曲率最大點(diǎn);最后分別以曲率最大的點(diǎn)為原點(diǎn)，向曲線兩邊擴(kuò)散尋找合適的兩個(gè)點(diǎn)（通常要求此兩點(diǎn)到相應(yīng)原點(diǎn)的距離相等），這些點(diǎn)便將該復(fù)雜特征棱線拆分成5條簡(jiǎn)單曲線，如圖7所示即為拆分完成后狀態(tài)。

在汽車(chē)型面設(shè)計(jì)中，相鄰曲線的連接方式有4種：G0、G1、G2、G3。G0又稱(chēng)點(diǎn)連續(xù)，單位為mm，它通常以相鄰兩點(diǎn)之間的距離大小來(lái)衡量搭界質(zhì)量;如圖8所示G0連續(xù)圖解，此處兩點(diǎn)之間的距離為2mm，那么此連接點(diǎn)G0=2mm。G1又稱(chēng)切線連續(xù)，它是指曲線相鄰端點(diǎn)處切線夾角的大小，單位為度;如圖9所示G1連續(xù)圖解，此處兩點(diǎn)切線夾角為80.134°，那么此處G1=80.134°。G2又稱(chēng)曲率連續(xù)，它是指曲線相鄰端點(diǎn)處相切圓半徑之差與半徑之和的比值（不同軟件計(jì)算方法不同，此處以ICEM-Surf為例）;如圖10所示G2連續(xù)圖解，此處相切圓半徑之差為10，之和為30，比之為1/3，那么此處G2=0.333。G3是曲率變化率連續(xù)，通常用于對(duì)稱(chēng)的特征棱線，如保險(xiǎn)杠、引擎蓋、車(chē)頂?shù)攘慵卣髟O(shè)計(jì)中。在汽車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了得到光順的特征棱線，我們通常會(huì)根據(jù)企業(yè)要求，制定出相應(yīng)的G0/G1/G2/G3標(biāo)準(zhǔn)，在初步完成特征棱線的設(shè)計(jì)后，通過(guò)軟件連續(xù)性檢查工具和曲率梳檢查工具進(jìn)行檢查和調(diào)整，最終得到一組首尾相連，曲線和曲率梳均光順光滑的特征棱線。

3 特征棱線的強(qiáng)弱趨勢(shì)

特征棱線的設(shè)計(jì)直接影響著汽車(chē)的造型風(fēng)格，較強(qiáng)的特征棱線通常代表著肌肉與力量，而較弱的特征棱線則代表著沉穩(wěn)與優(yōu)雅，由強(qiáng)到弱的特征棱線則給人一種運(yùn)動(dòng)的感覺(jué)，當(dāng)然忽強(qiáng)忽弱的特征棱線看起來(lái)就顯得雜亂無(wú)章。

在汽車(chē)型面設(shè)計(jì)中，特征棱線的強(qiáng)弱由形成特征棱線的曲面的夾角決定：夾角大，特征棱線弱;夾角小，特征棱線強(qiáng);曲面夾角的大小變化決定特征棱線的強(qiáng)弱趨勢(shì)。以ICEM-Surf軟件為例，當(dāng)初步完成型面設(shè)計(jì)后，型面設(shè)計(jì)師通常會(huì)用Diagnosis Matching命令來(lái)檢查相鄰曲面之間的夾角，也就是它們的相切（Tangent）連續(xù)性。如圖11所示夾角梳，體現(xiàn)夾角大小的梳子高度一致或高低均勻變化，轉(zhuǎn)化成造型語(yǔ)言便是特征棱線強(qiáng)弱一致或強(qiáng)弱均勻變化，如此特征棱線的強(qiáng)弱趨勢(shì)便得以控制，使得造型特征棱線更具設(shè)計(jì)感。

4 相鄰特征棱線間關(guān)系

在汽車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師通常會(huì)先提煉幾條主特征棱線，然后根據(jù)這幾條主特征棱線推敲與之相鄰的細(xì)節(jié)特征，從而豐富整車(chē)造型設(shè)計(jì)。

通常情況下，設(shè)計(jì)師會(huì)從前/后視圖、左/右視圖、頂視圖去推敲相鄰特征棱線，要求其距離相等呈平行關(guān)系，或這兩組相鄰特征棱線趨勢(shì)一致且距離均勻變化。若其在各個(gè)視圖中均平行，即距離相等，那么由這兩組特征棱線橋接形成的曲面光影也與棱線平行，如圖12所示平行光影;若相鄰棱線不平行，但趨勢(shì)一致，且棱線之間的距離由大（?。┑叫。ù螅┚鶆蜃兓?，那么由其橋接形成的曲面光影雖不平行，但趨勢(shì)與棱線一致，如圖13所示趨勢(shì)一致的光影;若相鄰特征棱線趨勢(shì)不一致，距離忽大忽小，那么由其橋接出的型面光影則無(wú)規(guī)律可循。相鄰特征線之間有了良好的關(guān)系，汽車(chē)外表面也就呈現(xiàn)出有條不紊的光影，由此而得的產(chǎn)品將更具設(shè)計(jì)感，更加有品質(zhì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文從造型特征棱線的光順性、強(qiáng)弱趨勢(shì)、相鄰特征棱線之間關(guān)系三方面闡述汽車(chē)型面設(shè)計(jì)中造型特征棱線的設(shè)計(jì)，為特征棱線的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)提供了參考，希望能借此提高型面設(shè)計(jì)的效率，為汽車(chē)造型開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)貢獻(xiàn)一份力量。

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