Rhino结合Cinema4D在工业设计中的应用要点_rhino的应用

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２００７年第１０期福建电脑

Ｒｈｉｎｏ结合Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ在工业设计中的应用 林敬亭

（华侨大学机电及自动化学院工业设计系福建泉州３６２０２１）

【摘要】：阐明计算机辅助工业设计的内涵，通过多种三维设计软件的比较，明确利用Ｒｈｉｎｏ３Ｄ结合Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ软件能够快速、优质地解决工业设计中设计表达的问题。选用＂无绳电话＂实例，重点阐述Ｒｈｉｎｏ３Ｄ结合Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ软件，既能精确地构建三维实体模型，高效地进行效果渲染及动画制作，又能为结构设计、市场推广等产品开发阶段提供有力地支撑，是目前工业设计领域最流行的三维设计软件组合。

【关键词】：工业设计ＣＡＩＤＲｈｉｎｏ３ＤＣｉｎｅｍａ４Ｄ ０．引言

计算机辅助工业设计－－ＣＡＩＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ

Ｄｅｓｉｇｎ），即在计算机技术和工业设计相结合形成的系统支持下，进行工业设计领域内的各种创造性活动［１］。与传统的工业设计

相比，ＣＡＩＤ令工业设计在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化。

随着计算机软、硬件技术的发展，计算机辅助工业设计技术日趋成熟和普及应用。目前，在工业设计领域内使用的三维设计软件种类众多，例如，Ｒｈｉｎｏ３Ｄ、Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ、Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ、３ｄｓ

Ｍａｘ、Ｓｏｌｉｄｔｈｉｎｋｉｎｇ等。但是每个软件都有自己的一套特色建模工具，也有它们独特的渲染能力和动画效果，在使用难易程度上也各有千秋

如表在产品设计开发过程中，从设计到加工的环节，都必须用准确的三维数字模型进行传递，而且还需要根据三维数字模型快速地生成平面效果图及动画效果，用于工业设计前期的评审和工业设计后期的宣传、推广及营销。这就要求三维设计软件在建模能力、渲染效果、动画效果、易用性等方面都有上佳表现。在表１中，可以看出任何一款软件很难同时满足各方面的要求，而

Ｒｈｉｎｏ３Ｄ强大、快捷的建模功能和Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ优异、简便的渲染能力相结合，却能够解决这一问题，事实上，Ｒｈｉｎｏ３Ｄ＋Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ已成为目前在工业设计领域内最流行的组合。１．Ｒｈｉｎｏ３Ｄ和Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ软件简述

１．１Ｒｈｉｎｏ３Ｄ

Ｒｈｉｎｏ３Ｄ，全称Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ，又被称为＂犀牛＂，是由美国ＲｏｂｅｒｔＭｃＮｅｅｌ＆Ａｓｓｏｃ开发的一套运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统平台上的专业三维建模软件，目前最新版本为４．０，它广泛地应用

于三维动画制作、工业设计、科学研究以及机械设计等领域。使用Ｒｈｉｎｏ３Ｄ可以制作出精细、复杂的三维模型。Ｒｈｉｎｏ３Ｄ是一个以ＮＵＲＢＳ曲线技术为核心，以曲面的拼接与修剪为主要手段的建模软件。ＮＵＲＢＳ是一种非常优秀的建模方式，它是在三维建模的内部空间用曲线和曲面来表现轮廓和外形，能够比传统的网格建模方式更好地控制物体表面的曲线度，从而能够创建出更逼真、生动的造型。ＮＵＲＢＳ是Ｎｏｎ－Ｕ－ｎｉｆｏｒｍＲａｔｉｏｎａｌＢ－Ｓｐ

ｌｉｎｅｓ的缩写，是指＂非均匀有理Ｂ样条＂。ＮＵＲＢＳ建立的物体基于线数定义的方式，准确性很高，对于具有复杂曲面的物体，如人物、汽车等有很大的优势。它的最大优点是有多边形建模方法及编辑的灵活性，但是不依赖复杂网格细化表面［２］。Ｒｈｉｎｏ３Ｄ操作界面简洁，与ＡｕｔｏＣＡＤ的界面十分相似，交互性强，易学易用，而且Ｒｈｉｎｏ３Ｄ能够像ＡｕｔｏＣＡＤ一样，通过输入精确尺寸进行绘图。另外，Ｒｈｉｎｏ３Ｄ具有一套强大的２Ｄ、３Ｄ图形和模型的转换系统，支持包括ＩＧＥＳ、ＤＷＧ、ＤＸＦ、３ＤＳ、ＬＷＯ、ＶＲＭＬ、ＳＴＬ、ＯＢＪ、ＷＭＦ、ＲＩＢ、ＢＭＰ、ＴＧＡ、ＪＰＧ以及ＡＩ等格式，具有很强的兼容性。

１．２Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ

Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ是德国ＭＡＸＯＮ公司开发的３Ｄ制作软件，从功能上来说，Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ是一款功能比较全面的三维设计软件，能

够应用于影视动画、建筑装饰、工业设计等领域。目前，在国内Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ主要应用于工业产品渲染和影视特效渲染领域，尤其是在工业产品渲染领域，Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ以其优异快速的渲染引擎得到无数工业设计师的青睐，在众多专业３Ｄ绘图软件中引领风骚，迅速成为在欧洲、日本最热门的工业设计软件。

Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ的特色：（１）不论是从Ｐｒｏ／Ｅ、ＣＡＴＩＡ、Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ、Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋ、Ａｌｉａｓ、Ｒｈｉｎｏ３Ｄ等三维软件，还是从其他平面绘图软件所转进来的档案都可直接使用，具有极佳的档案承接能力。（２）Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ提供了ＢｏｄｙＰａｉｎｔ３Ｄ，可直接绘制草图，或是在产品外观直接彩绘、作转印字效果，让你用２Ｄ操作模式轻松达到３Ｄ效果。（３）Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ优异的渲染速度可以让你马上看到你所调整的结果，不必苦苦等待，在最短的时间内就看到产品最真实的效果。（４）易懂易学、人性化的操作界面。２．以＂无绳电话＂为例的三维设计表达

图１：无绳电话效果图

２．１Ｒｈｉｎｏ３Ｄ建模

以图１的＂无绳电话＂为例，利用Ｒｈｉｎｏ３Ｄ软件进行建模。在建模之前，首先明确建模思路，遵循＂从大略到细节＂的原则，按照＂构线－粗坯－修缮－细节＂的步骤进行三维模型的构建。

首先，利用ＣｏｎｔｒｏｌＰｏｉｎｔＣｕｒｖｅ可控制点曲线／Ｔｒｉｍ剪切／

ＦｉｌｌｅｔＣｕｒｖｅｓ圆角／ＭａｔｃｈＣｕｒｖｅ匹配曲线等命令构建模型的外形

线，如图２步骤１；然后，利用上一步骤的线，通过Ｌｏｆｔ放样／Ｓｗｅｅｐ１Ｒａｉｌ单轨扫描／Ｔｒｉｍ剪切／ＢｌｅｎｄＳｕｒｆａｃｅ混合曲面等命令生成模型的大致形态（粗坯），并用ＺｅｂｒａＡｎａｌｙｓｉｓ斑马纹曲面检测命令对曲面质量进行检测，如图２步骤２；接着，利用Ｃｏｎｔｒｏｌ

ＰｏｉｎｔＣｕｒｖｅ可控制点曲线／Ｒｅｃｔａｎｇｌｅ矩形／Ｃｉｒｃｌｅ圆形等命令绘

制模型细部轮廓线，并用ＰｒｏｊｅｃｔｔｏＳｕｒｆａｃｅ投影和Ｔｒｉｍ命令对模型上表面和侧面的形态进行深入刻画，同时还利用Ｒｅｖｏｌｖｅ旋

转成型／ＢｏｏｌｅａｎＵｎｉｏｎ并集计算命令生成＂天线＂部分，结果如图２步骤３、４所示；最后，使用ＤｕｐｌｉｃａｔｅＥｄｇｅ边抽离曲线／Ｅｘｔｒｕｄｅｃｌｏｓｅｄｐｌａｎａｒｃｕｒｖｅ挤压平面封闭曲线／Ｒｅｖｏｌｖｅ旋转成型等命令

创建＂按钮＂和＂天线顶端＂形态细节，并对模型进行曲面圆角和合并处理，最终模型结果如图３所示。１８５

２００７年第１０期

福建电脑！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！!（上接第１９２页）

现，在音视频对象的下方，教学内容的导航（即课件的目录）是以幻灯片的自动编号命名的，为了使课件目录明了结构清晰，应该根据教学内容手动对导航进行命名。

切换到Ｐｒｏｄｕｃｅｒ主窗口的＂目录＂选项卡，选中要编辑的目录项，单击右侧的＂添加＂、＂更改＂、＂删除＂、＂降级＂等按钮进行编辑。一般只对目录名称进行编辑，如当前的ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ幻灯片演示文稿包括四章，每章３节，则可保留每章起始幻灯片和每节起始幻灯片的导航目录，其它删除，不必为每张幻灯片都设置导航。如图３所示。

图３

（４）进一步编辑课件。如果对课件有更高的要求，还可以在Ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３中添加更多的音视频素材和其它图像素材，也可

以将制作好的其它网页文件嵌入在课件中，甚至可以对视频素材添加特殊艺术效果和在视频素材片断之间添加艺术过渡效

果，只要将相关的对象拖动到对应的时间线上即可。

限于篇幅的限制，有关编辑的操作方法不再详述，有兴趣的读者可以参考Ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３中的帮助。

（５）保存项目。课件编辑完后注意保存，以便日后修改。（６）发布。在Ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３中完成了课件的编辑后，它还不能发布在网络上供浏览器观看。单击Ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３主界面＂文件＂菜单中的＂发布演示文稿＂命令（或单击工具栏中的＂发布＂按钮），对编辑后的课件进行发布，选择发布的位置（一般为＂我的电脑＂中的某个文件夹）、文件名称、课件相关封面信息、网络课

件播放质量，最后完成发布。

发布后的多媒体网络课件是多种媒体整合而成的ＨＴＭＬ文件，所以它可以用浏览器（如ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｘｐｌｏｒｅｒ、Ｎｅｔｓｃａｐｅ等）直接打开进行播放，也可以上传至网络服务器上，让异地客户端通过网络进行访问。如果对发布后的课件不满意，可以打开前面保存过的项目文件再次进行修改编辑。结束语：

随着计算机软件技术的提高及智能化程度的提高，以前让许多教学者头疼的课件制作问题将不复存在。此文中介绍的多媒体同步播放型网络课件的制作方法正是一种能满足教学者课件制作需求的实用方法，但ｐｒｏｄｕｃｅｒ２００３软件的使用毕竟只是

课件制作的最后一个阶段，前面还有教学设计、课件界面设计、演示文稿制作、视频制作等阶段也是课件制作的重要组成部分，一个完整的精彩的多媒体课件更是一项艺术、技术体现的综合载体，希望此文对广大教学工作者有一定的帮助。

参考文献：

１．ＭｉｃｒｏｓｏｆｔｐｒｏｄｕｃｅｒｆｏｒＭｉｃｒｏｓｏｆｔＯｆｆｉｃｅＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ２００３帮助系统２．姜丽杨泾方．用ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ制作流媒体网络课件的简便方法中国电化教育

２００７．１

图２：无绳电话建模步骤图３：无绳电话建模完成图

模型创建完成后，如果要将它直接用于制造加工，可选择菜单Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ中Ｍａｋｅ２－ＤＤｒａｗｉｎｇ命令构造二维视图，并结合尺寸标注工具对二维视图进行精确标注，同时根据下游工程软件的要求将模型文件以ＩＧＥＳ、ＤＷＧ、ＳＴＬ等文件格式输出；如果要利用三维模型制作产品效果图或动画效果，可以直接用Ｒｈｉｎｏ３Ｄ的渲染插件进行渲染，但是效果不够理想，而且无法制作动画效果，也可以将它以ＤＸＦ、３ＤＳ或ＯＢＪ格式输出到Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ软件。

２．２Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ渲染

从Ｒｈｉｎｏ３Ｄ转档导入Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ是非常重要的一步，ＤＸＦ、３ＤＳ或ＯＢＪ格式都能够得到Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ很好的支持。导入三维模型后，第一步，调整模型在视图中的摆放位置和角度，并在对象管理器中标注产品各部分的名称，使后续工作能够更加便捷地进行；第二步，布置场景，目前工业设计渲染场景主流风格有纯白场景、纯黑场景、单色渐变场景、特定场景等等，在本例中，采用纯白场景，它能给人一种洁净、清爽的感觉。首先利用阿基玛样条曲线和挤压ＮＵＲＢＳ对象命令创建Ｌ形弧度曲面，并赋予白色反光材质，用于产生倒影，承接阴影，然后在模型左上方４５度角位置创建一盏聚光灯，打开投影选项卡，选择阴

影贴图选项产生柔和阴影，接着创建天空物体并赋予ＨＤＲＩ贴图，用于照亮场景，同时打开全局光照，利用ＨＤＲＩ贴图照明是工业产品

渲染中的一种简单、有效的方法，它能够利用最简单的灯光调节，达到非常逼真细腻的效果；第三步，用材质编辑器创建金属、橡胶、ＰＣ、透明有机玻璃等材质，并赋予模型的相应部分。在材质编辑过程中，合理的使用贴图，巧妙利用Ａｌｐｈａ通道编辑数字按键的材质，利用混合材质编辑显示屏的材质，以及利用选择集的方法对模型的细节进行材质编辑，结果如图４所示；第四步，设置渲染输出参数，输出图片，Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ提供了ＢＭＰ、ＴＩＦＦ、ＴＡＲＧＡ、ＰＳＤ、ＪＰＥＧ、ＲＰＦ等图像输出格式，为后期产品宣传、推广制作提供了便利，最终效果如图１所示。

当然，产品的宣传、推广除

了需要静态的效果图，还需要动画效果，Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ也提供了强大的动画编辑工具，可以利用动画工具栏进行动画控制，打开时间线还能够制作复杂的高级动画［３］。３．结束语

在工业设计领域中，快速、优质地表达设计思维是我们追求的目标，同时也符合新产品开发周期不断缩短的市场要求。利用

Ｒｈｉｎｏ３Ｄ强大、精确的三维建模能力，结合Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ快速、优异的渲染引擎和动画制作能力，能够有效提升产品设计的三维

表达能力，还能够为结构设计、工艺设计、样机模型、市场宣传推广等产品开发阶段提供有力地支撑。参考文献： １．潘云鹤、孙守迁、包恩伟．计算机辅助工业设计技术发展状况与趋势［Ｊ］．计算机辅助设计与图形学学报．１９９９

２．黄少刚．Ｒｈｉｎｏ３Ｄ工业级造型与设计［Ｍ］．清华大学出版社．２００５

３．锦宏科技、汤坤、尹科峰．Ｃｉｎｅｍａ４Ｄ工业产品渲染技术完全手册［Ｍ］．人民邮电出版社

．２００６

图４：无绳电话渲染过程图１８６