计算机辅助造型设计

 

一、课程介绍

 

《计算机辅助造型设计》课程是车身工程专业造型方向的一门选修课，借助Alias系统，以汽车造型为例，介绍三维自由曲面造型的基本功能，汽车三维建模基本过程，及其最终的渲染表现方法。学生通过学习本课程，在汽车三维数字化造型方面得到扎实的训练，为汽车造型自主创意与实现打下必要的基础。

 

Introduction

 

Computer-aided styling is a selective course in the area of automotive styling for the automotive body discipline in the higher college of engineering, which introduces the basic functions of three-dimensional free-form modeling, the main procedures of automotive three-dimensional surface modeling, and the final rendering skills based on Alias and focused on automotive styling. Through this course, students will get a solid training in the automotive three-dimensional digital modeling, and have a necessary foundation for automotive creative styling.

 

课程基本信息

 

二、教学大纲

1、教学目的

AutoDesk Alias AutoStudio是工业设计领域一个专业化的自由曲面造型系统，被汽车造型设计师广泛采用。本课程借助这个造型平台，以汽车造型为例，介绍这个造型系统的基本功能，汽车三维建模基本过程，及其最终的渲染表现。

本课程为学科基础选修课程。学生通过学习本课程，在汽车三维数字化造型方面得到以下方面的扎实的训练，为汽车造型自主创意与实现打下必要的基础：

（1）基本理论

自由曲面造型的特点，NURBS曲面造型，曲面的分割与连续，曲面的平顺。

（2）基本方法

掌握汽车数字化造型的基本流程，技术特点，各部分曲面设计方法，常用渲染手段。

（3）基本技能

输入输出控制，环境和参数设置，三维空间模型的操纵，工具的熟练使用，曲线、曲面的精确控制，光顺分析，色彩、材质、光的调控。

2、教学要求

考虑到本课程的特点，为了提高教学质量，采用了理论教学、实例讲授和上机实验相结合的形式，在教授基本理论的同时，尤其注意学生实际动手能力的提高。基本要求如下：

1、全面了解Alias造型系统，特别是AutoStudio和ImageStudio两个模块

2、了解系统的安装和基本环境、菜单和工具等的基本操作模式

3、了解和掌握NURBS自由曲面造型的特点

4、熟练掌握基于Alias的汽车数字化造型的基本方法和流程

5、熟练掌握复杂曲面的分析、分割与建模

6、熟练掌握自由曲线、曲面生成方法

7、熟练掌握空间曲面任意形状的分割、过渡连接，以及连接过程中的光顺保证及分析方法和技巧

8、掌握操作方法如对称映射、旋转阵列，圆角等基本方法和精确控制

9、熟练掌握渲染方法、色彩、光、材质，环境等参数的设置

3、预备知识或先修课程要求

无。

4、教学方式

课程由理论课堂和实验操作引导两部分组成，一律采用多媒体动画教学。理论授课16学时，教师讲授与课堂讨论相结合；实验操作引导20学时，以学生操作、设计为主，教师引导、答疑为辅。

5、实验环境和设备

1)硬件环境：每个学生一台微型计算机，讲台一台计算机和投影设备。

2)软件环境：Windows 7以上、Alias2010版以上及相关渲染软件等。

6、课程教学内容及学时分配

第一章 基础操作（8学时）

1.1 软件简介

1.2 STUDIO工业设计流程

1.3 启用AUTOSTUDIO

1.4 窗口操作

1.5 菜单命令简述

1.6 初识工具

1.7 CV曲线

1.8 绘制曲线

1.9 BLEND CURVE混合曲线

1.10 NURBS概念

1.11 KEY POINT曲线绘零件图

1.12 分类选择

1.13 图层

1.14 群组

1.15 模型显示

1.16 矩形导角

1.17 小结

教学重点、难点、学时分配：本章应掌握基本流程、操作、曲线和曲面的绘制。教学重点是曲线、曲面工具的使用，难点是混合曲线的绘制、曲率梳和光顺程度的评价。混合曲线应1个学时，其它小节在本章学时内均匀分配。

思考题：

1、 Alias能做哪些设计？

2、 曲线造型设计的本质是什么？

3、 视口和物体的操作的区别与相同体现在什么地方？

4、 如何掌握设计的思维逻辑与功能之间的匹配？

5、 光顺在汽车造型设计中是如何要求的？

第二章 汽车建模（14学时）

2.1 建模流程

2.2 轮毂建模

2.3 轮子建模及布置

2.4 轿车建模

2.5 小结

教学重点、难点、学时分配：本章应掌握旋转对称曲面和汽车自由曲面的建模。教学重点是轮毂和汽车曲面的设计，难点是曲面的光顺连接和裁剪。轮廓建模应5个学时，整车建模控制在8个学时，其它小节在本章学时内均匀分配。

思考题：

1、 轮毂建模的特点是什么？

2、 如何找出轮毂设计中的基本曲面构成？

3、 整车曲面的划分是如何进行的？

4、 如何实现曲面的光顺连接？

5、 如何利用图层划分表面？

习题作业：绘制个性轮毂1个、汽车主要造型部件3个及其整车外形建模1个。

第三章 渲染展示（8学时）

3.1 渲染基础

3.2 轿车渲染

3.3 小结

教学重点：环境渲染方法、色彩及光的运用。

习题作业：完成规定模型的渲染。

学习要求：掌握静态图片环境渲染以及动态视频的制作。

教学重点、难点、学时分配：本章应掌握静态图片渲染以及动态视频的制作。教学重点是环境渲染方法、色彩及光的运用，难点是色彩和光的运用。渲染基础4个学时，整车渲染4个学时。

思考题：

1、 渲染控制参数主要有哪些？

2、 如何通过图层实现材质的选择？

3、 什么是环境渲染，其主要调节参数是什么？

4、 如何控制色彩和光、影子、折射和反射？

5、 如何进行动画的设置和视频的录制？

习题作业：针对轮毂渲染、至少3张图片、汽车主要造型部件3个，每个至少3个图片，整车外形渲染，至少10张图片。动画和视频为附加选项。

 

7、实验项目内容、学时分配、实验小组

 

8、考核要求、考核方式及成绩评定标准

(1) 以考察方式记分。以最终模型（三维数模和渲染效果图）为考核标准，以百分制给予成绩。

(2) 考核要求：

Ÿ   模型和渲染图片必须是自己设计的，不许抄袭别人设计的作品；

Ÿ   汽车零部件模型至少3个（wire格式），不同视角的渲染图片每个模型至少3张（jpg格式）；

Ÿ   整车模型1个（wire格式），不同视角的环境渲染图片至少10张（jpg格式）；

Ÿ   Wire格式模型应包括建模过程中的所有原始曲线和曲面；

Ÿ   JPG图片格式精度至少300dpi，最好600dpi，分辨率至少1024×768，最好1920×1080，不允许PS后期处理；

Ÿ   每个模型渲染时的渲染文件必须提交，且与渲染图片能够对应；

Ÿ   动画视频要求avi格式，为增分选项，应具备一定的展示效果和分辨率；

Ÿ   依据自己的设计内容，制作设计说明PPT（基本要求）和展板（增分选项）。

(3) 建模可以结合造型设计大赛或按照指定的设计内容进行，评定标准为模型整体设计的效果、曲面光顺程度、渲染图片的展示效果及增分内容来综合评定。

(4) 最终课程考核成绩采用百分制，满分100分，60分为及格。

9、其他说明

本课程针对工业设计专业学生开设，特别是造型方向的学生应需选择，课程选修人数最多限定为30人。另外，实验内容3-5,9-11,13-15为选做内容，其它为必做内容。