《计算机辅助工业设计》-第9章

一、设计表达法（一）表达法的定义表达法指具体形象地表现产品所创作完成后的预想形象，运用各类绘画软件或图形、图像处理软件制作的具有透视、色彩及质感效果或运动特征的立体外观图像，或是针对一定目的和用途创作的计算机辅助设计作品。创作的视觉形象可以是二维的也可以是三维的，以目的为导向，灵活选用写实、变形或抽象的各种表达方式。（二）表达法的分类设计效果表达按照表达方式的不同可大体分为平面表达、三维实体表达和四维表达3种。平面表达一般指以平面媒介作为载体的设计表达，如手绘效果图以及计算机辅助二维效果表达；三维实体表达更加真实地反映产品的全貌、大体比例、尺度及基本结构，以便于设计师能够更有效地对产品细部进一步推敲和修改，有利于设计概念的进一步完善，如模型表达法；四维表达法则是指使用动画的方式表现设计效果。第一节设计表达法基础知识下一页返回设计效果表达在遵循实用、经济、美观的大原则下，根据形态表现、环境渲染、人机交互、制作效率、适用性等不同需要，灵活选用设计表达方法，做到优选巧用。1.传统手绘表达法传统的手绘效果图能够很快地传达设计意图。手绘效果图不但能够遵循设计师的思维模式，而且能够将发散式的思维迅速记录下来，是创造性的源泉，而有力的线条、精湛的技法，就是体现这种感觉和快速的一种方式。尤其是在一些小的实践过程中，要将自己日常收集到的资料及想法很快地表现出来，就需要具有快速而流畅的手绘效果图的能力。但手绘效果图也有着明显的缺点，那就是对手绘能力要求高，要求具有透视、色彩等美术功底，限制了更多的人参与设计，且表达较为逼真的效果所需周期长，制作复杂，修改方案或方案评价时效率低且精度不高，如图9-1所示。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回2.计算机辅助平面设计表达法随着计算机的普及，计算机辅助设计技术成为方便、高效、准确的工具被人们充分利用，使更多的人能够通过掌握其中几种软件从而精确、出色地完成效果图的设计。无论是二维图形还是三维产品，凡是原来用图纸传递效果的设计对象，改用计算机辅助效果图就能使抽象的产品设计变得更具体和直观。计算机辅助效果图不但能立体全面地表达产品造型的总体效果，而且还能清晰地反映各种结构或形体的空间关系和连接关系，同时，通过光线的变化和赋予的色彩材料来全面地表现产品的完整效果，从而给设计方案的分析比较、征询意见和进一步改进提供有利条件。设计师不但可以利用一些二维的图形处理软件，如Photoshop，CorelDRAW，FrontPage等，将设计方案、效果图以及说明文字等进行规划整理，以更有说服力的方式、更准确的视觉效果呈现出来，还可以通过掌握AutoCAD、3dsmax、Rihno3D、Pro/E、I-deas等更加专业化的软件，第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回进行实体建模，让设计者可以针对零件上的任意特征直接以拖动的方式，非常直观地、实时地进行图示化编辑修改。最后可以通过专业的渲染软件以及多媒体技术，制作出集动画、分析、设计说明、照片/图像和声音效果于一体的方案展示。计算机辅助效果图主要应用在以下方面：产品开发、环境艺术设计、建筑设计、室内设计、展示设计以及动画设计等。现在，工业设计与“数字化”、“可视化”等名词已经越来越紧密地联系在一起。3.动画表达法动画与运动是分不开的，可以说运动是动画的本质，动画是运动的艺术。从传统意义上讲，动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面，从而产生动态视觉的技术和艺术，这种视觉是通过将胶片以一定的速率放映体现出来的。一般来讲，动画是一种动态生成一系列相关画面的处理方法，其中的每一幅与前一幅略有不同。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回目前，动画表达方式根据表达对象的不同可分为二维动画和三维动画。二维动画是对手工表达动画的一种改进。与手工动画相比，用计算机来设计非常方便，操作简单；从成本上讲，其价格便宜；从技术上讲，由于工艺环节减少，二维动画不需要通过胶片拍摄和冲印就能预演结果，发现问题即可在计算机上修改，既方便又节省时间。如果说二维动画对应于传统卡通片，三维动画则对应于木偶动画。实质上，一个三维动画是由计算机用特殊的动画软件给出的一个虚拟的三维空间，通过建造物体模型，把模型放在这个三维空间的舞台上，从不同的角度用灯光照射，然后赋予每个部分动感和强烈的质感得到的效果。用三维动画软件表现质感一般受两个因素影响：一是软件本身，二是软件使用者的经验。相对于二维动画而言，三维动画的制作要复杂许多：首先要创建物体和背景的三维模型，然后让这些物体在三维空间里动起来，再通过三维软件内的“摄影机”去拍摄物体的运动过程，并打上灯光，最后才能生成栩栩如生的三维画面。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回4.模型表达法传统模型主要以手工制作为主，它是以三维实体为基础的包括物理信息、工艺信息、成本信息、装配信息及其他管理信息集成的模型，其材料主要有金属和非金属。金属材料包括黑色金属和有色金属，可通过铸造、钳工、钣金、铆焊、车、铣、刨等方法将其加工制作成型。而非金属模型主要通过使用无机类和有机类材料制作而成，在工业设计中常用的材料，无机类有泥（包括陶泥、黏土、油泥等）、石膏等，有机类的有纸、塑料（有热固性和热塑性两种类型）、木材和硅胶等。表9-1列出了常用模型材料的特点和用法。在传统模型制作过程中，设计师将设计的构想与意图综合美学、工艺学、人机工程学、技术等学科知识，凭借对各种材料的了解，塑造出具有三维空间的形体，从而以三维形体的实物来表现设计构想，并以一定的加工工艺具体化形象化。设计师通过模型制作进一步研究完善设计方案，调整修改设计方案，检验设计方案的合理性，为产品生产提供充分的实物依据。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回模型制作既是一个完整的制作过程，又是一个设计深化、精化的过程。通过模型制作能让设计师获得对设计过程的完整认识。由于模型是实实在在的立体形态，所以能客观地、形象地表达设计者的设计思想，把设计方案的完整造型、结构、色彩、材质等真实地展现出来。它作为一种实体的设计语言，是沟通设计师和消费者对产品设计意图理解的一种有效途径。而且模型制作方法简便，取材广泛、经济，至今仍发挥着计算机技术所不可替代的作用和优势。它与计算机技术共同辅助着工业设计的表达进程。图9-2、图9-3所示为模型制作工具和油泥制作汽车模型的部分过程。快速成型法（Rapid-PrototyPing，简称RP技术，又称为快速出样件技术或快速原型法）是国外于20世纪80年代中后期出现的一种新技术，是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。用RP技术快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析、市场订货等，有利于优化产品设计，提高新产品开发的第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回一次成功率，缩短研发周期，降低研发成本。RP技术的基本原理就是“分层制造，逐层叠加”，类似于数学上的积分过程。将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器切割一层又一层的涂敷纸，形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，采用黏结的手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。如今RP技术已由技术萌芽期进入成熟期，正朝着快速制造（Rapid-Manufacturing，RM）方向发展。5.虚拟展示表达法虚拟现实（简称VR），又称灵境技术，是以浸没感、交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟现实境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种宜人化的多维信息空间。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。美国于20世纪60年代就正式开始了对虚拟现实系统的研究，到了80年代已取得了令人瞩目的研究成果。进入20世纪90年代，随着计算机软硬件技术的迅速发展以及众多应用成果的出现，虚拟现实技术开始被人们广泛关注。虚拟现实技术还很年轻，但具有强劲的发展势头，虽然在技术上仍处于探索中，可是在国外，虚拟现实技术几乎应用到了各行各业，诸如国防、建筑设计、工业设计、培训、医学等领域。根据VR的概念及其特征，我们不难将VR与相关技术如仿真技术、计算机图形技术以及多媒体技术等区分开来。仿真（Simulation）是一种利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，从模拟实际环境这一特点看，仿真技术与VR技术有着一定的相似性。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回但是，首先在多感知方面，仿真技术原则上主要以视觉和听觉感知，很少用到其他感知（如触觉、力觉等）器官；仿真基本上将用户视为“旁观者”，可视场景不随用户的视点变化，用户也没有身临其境之感；在交互性方面，仿真一般不强调交互的实时性。计算机图形技术（ComputerGraphics，CG）是一种实时图形生成与显示的技术，它具有良好的实时交互性和一定的自主性。但是，在多感知和存在感方面与VR有较大差距。CG主要依赖于视觉和听觉感知，虽然生成的图形可以具有三维立体数据，但由于感知手段的限制，用户并不能感到自己和生成的图形世界融合在一起，比如场景不能随自己的视线改变而改变等。虚拟现实环境不是一个纯粹静态的世界，而是一个开放的、互动的环境。它可以通过控制与管理装置影响或被使用者影响。多媒体技术（Multimedia）是利用计算机综合处理和操控多种媒体信息（如视频、音频、图像、文字等）的技术。虽然具有多种媒体，但是在感知范围上仍没有VR广泛，例如，多媒体并不包括触觉、力觉等感知。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回另外，多媒体处理的对象主要是二维的，因此在存在感和交互性方面与VR有着本质的区别。尽管VR与上述相关技术有较大差异，但是VR又与它们密切相关。VR是在众多的相关技术基础上发展起来的，但它又不是相关技术的简单组合。它不能像某一单项技术那样只从一个方面考虑问题，它需要将所有组成部分作为一个整体，去追求系统整体性能的最优。按虚拟展示的表现效果，VR可以分为二维虚拟展示和三维虚拟展示两种。二维虚拟展示（2DVR）又称全景视图，它是以一幅或多幅图像为主，使用专业软件进行编辑并显示特殊的效果。应用此类技术的对象，不会让浏览者有太多的自由度，只能进行有限的缩放、移动或者是左右旋转而已。有的看似三维的2DVR，实际上是将多张同距离不同角度的图像拼合而成的，这两类是国内网站最常见的VR表现形式。三维虚拟展示（3DVR）是以3D多边形为基础的VRML三维技术。VRML发展至今，已经将XML、Java、视频流、音频流等先进技术整合到了一起，第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回并且已更名为Web3D，它以真正的三维模型而不是图像为浏览对象，所以这才是真正意义上的Web3D技术。3DVR不受时间限制，文件量小，可交互操作，制作成本也比较低，给人的感觉是身临其境的，是实时的三维空间交流、真正的人机交互式的操作环境。3DVR非常适合于产品演示，特别是科技含量较高的单件产品，如电动剃须刀、手机、笔记本电脑等，它不但能够细腻、全面地展示产品的外貌、特征、性能以及内部结构，而且可以加上声音和动画进行交互操作，当浏览者准备在虚拟商场中购物时，点击的商品会以实时、完整、交互的模式呈现给浏览者。图9-4所示为爱丽舍汽车的网上虚拟展示页面（参见“东风雪铁龙”网页）。对上面介绍的各种表达方式，按照5分制原则加以评价，见表9-2。利用计算机辅助设计，不但可以创新，提高效率和精确度。更重要的是，激发设计师的设计灵感，提高设计水平。目前的市场处于激烈竞争和飞速发展的新阶段。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回产品的换代周期逐渐缩短，企业在这种激烈的竞争环境中要立于不败之地，必须能够根据市场动态设计出一代又一代更好更新的产品。已经不再是对产品的仿抄或只作改进，而是真正意义上的创新。在新一代产品推出之前，就常常需要考虑到几代之后更新产品的解决方案。利用计算机进行设计就可以得心应手，能够大大减轻工作量，减少产品设计上的系统更改和返工风险。二、设计表达常用软件设计通用软件系统详见第三章，这里具体介绍一些专用软件。（一）平面软件1.矢量绘图工具其主要特色是以矢量的方式来记录图形和文字，图形文件具有存储量小、便于网络传输、图形在放大与缩小的过程中不会变模糊等优点。图形软件的不足在于其以数学方程式来描述图形运算的过程比较复杂，图形不够逼真，色彩比较简单。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回例如Illustrator、CorelDRAW、FreeHand等。2.图像处理工具图像软件是以“点阵”的形式来表达画面的，用众多的像素（点）来组成画面（阵）。由于每一个像素都可以表达不同明度、不同色相、不同纯度的颜色，所以“图像”色调的表现力极为丰富，真实感极强，且文件大小随图像的精度（分辨率）、色彩模式（位深）的改变而有不小的变化。图像软件的不足在于不能显示出三维图像，文件存储量较大，不便于网络传输，图像在放大与缩小的过程中会产生失真。代表软件如Photoshop。3.计算机辅助绘画工具Painter具有强大的油画、水墨画绘制功能，包含各种各样的画笔，Painter是一个具有图像处理功能、可以模拟自然笔画效果的绘画软件，该软件由美国FractalDesign公司开发，其主要特色是通过物料、笔刷控制和艺术原料共三大类面板，让许多艺术家在电脑上进行与传统绘画手法类似的美术创作。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回（二）三维软件三维电脑软件基本上由三维建模、渲染和动画共三大功能组成，三维建模与渲染的功能是以静态的方式来表现设计者的构想，而三维动画功能是以动态的方式来表现设计者的空间想象。三维电脑软件主要应用于工业造型设计、环境艺术设计、服装艺术设计、影视广告与动画设计等方面。三维软件按照用途不同，可分为专门用于造型设计的建模类如3dsmax、Rhino、Maya，Softimage等，以及专门用于形态、结构、装配等要求较高设计精度的制造类软件如AutoCAD，Pro/E，SolidWorks，CATIA，I-Deas，UG等。3DStudioMax（3dsmax）和Maya作为计算机辅助产品造型设计来应用，其三维立体建模、场景灯光、材质编辑和渲染等功能以及方便的操作和出色的效果，博得广大设计师的喜爱。这两种软件除了能进行造型设计外，在动画制作方面功能更加强大，第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回因此一经推出就引起了动画和影视界的广泛关注，在影视广告、角色动画、电影特技等行业中发挥了重要作用。Rhinoceros（Rhino）是以Nurbs为主要构架的三维模型软件，也是全世界第一套将Nurbs曲面引进Windows操作系统的3D计算机辅助产品造型设计软件，几乎能做出产品造型中所能遇到的任何曲面，所以该软件一上市，就得到迅速推广。AliasDesignStudio（Alias）是一套非常专业的工业设计与模拟动画的软件，在工业设计、动画、雕塑、室内设计、建筑设计等领域居于主导地位已经十余年了，在工程设计上，它擅长表达概念阶段的造型设计，让设计者能够快速地将构想的草图以逼真的三维模型呈现在眼前。另外，Alias是一套以曲面模型（SurfaceModel）为基础的软件，用户在设计过程中，不必局限于传统实体模型（SolidModel）在参考面的设置（DatumDefinition），可以让用户的创意造型随着意念走，轻松地利用计算机建立三维模型，发挥出个人创意。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回在产品设计到制造的设计软件中，SolidWorks、Pro/E和UG都有着极大的优势，这些软件不但能将二维数据（如AutoCAD数据）方便地转换为三维模型，并对不同数据格式的文件进行管理，而且还支持AutoCAD所谓块的信息（包含文字和数字的几何信息），这在任何其他三维设计软件中都是无法实现的。Pro/E和UG都是以参数化和基于特征建模的技术，专门应用于产品从设计到制造全过程的产品系列，包含若干产品设计系列模块。目前，Pro/E是目前计算机辅助设计中最为专业的软件之一。（三）三维渲染软件众所周知，Renderman，MentalRay，Brazil，FinalRender，Lightscape都是一流的渲染器，孰优孰劣，这要从它们的算法入手进行分析。下面分析它们在算法上的优劣，从而使读者对它们有更深入的了解，以便正确地选用这些渲染器。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回1.渲染算法比较（1）每一个渲染器都基于一套基本的求解算法，基本渲染算法有3种：Scanliner（扫描线）、Raytrace（光线跟踪）、Radiosity（辐射度或光能传递）。Scanliner与Raytrace为大多数软件所采用，而Radiosity就只有Brazil与Insight和Lightscape采用。Scanliner推出最早，应用也最广泛。其中Renderman的REYES（RenderEverythingYou'dEverSeen）算法是Scanliner最极致的发挥。Raytrace的应用越来越广泛，它最初用来求解非漫反射面之间的光能传递，即反射与折射的模拟。后来分布式光线跟踪与双向光线跟踪得到长足发展，特别是先进的有限元采样算法得到发展后，光线跟踪也被应用于漫反射面的光能传递求解，MentalRay中的GlobalIllumination工具以及Brazil、FinalRender渲染器就是很好的例子，其中，分布式光线跟踪的算法决定了软件输出的质量。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回Radiosity（辐射度）是在20世纪80年代末发展起来的渲染算法，它采用热力学的辐射积分式，通过对整个场景的表面都求解辐射度来达到模拟光能传递效果。Lightscape的求解过程就是Radiosity的Shooting过程，它采用空间四叉树算法来加速求解，所以速度比较快。Radiosity渲染基于物理学理论，其渲染效果真实，是光线跟踪算法所不能比拟的；但从视觉效果上考虑，现在光线跟踪算法和Radiosity不相上下；在速度上，Raytrace更占绝对优势。而且，Refract（折射）、caustic（焦散效果）是Radiosity无法模拟的（所以Lightscape也带了Raytrace渲染器）。（2）每个渲染器都有贴图的优化算法，它是决定渲染质量好坏的关键，而高级的渲染往往极依赖贴图，所以贴图的质量十分重要。Renderman的优化算法堪称第一，它用了先进的改良式B-spline（B样条）算法，克服了许多贴图变形的问题。所以，最原始的Scanliner的Renderman如今能够稳稳地坐在电影制作的第一把交椅上。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回3DStudioMax向渲染器提供了贴图的原始处理，可以让渲染器直接使用它的输出而专心于画面的质量，它包括了图形学中的多种贴图投射方式：平面、圆柱体、立方体、球面使用到表面向量、景物中心、中介面法向量的贴图方式。其中平面、圆柱体、立方体是中介面法向量方式；球面、立方体是景物中心方式。所以不能盲目选择贴图方式。下面对主流渲染算法作一下比较，见表9-3。2.渲染引擎（1）Lightscape。渲染技术，最早是应用于建筑效果图领域。在这个领域中，最重要的软件当数Lightscape光能传输软件。作为一个纯渲染的软件，Lightscape的光能传输效果一直到目前也没有其他软件可以超越。在过去，只能依靠Lightscape所使用Radiosity光能传输的方式来产生，这种方式是最真实的光能传输方法。但其运算量也非常惊人，因此，这种技术一般在建筑效果图中使用，而不能在动画中使用，因为Lightscape没有建模功能，一般是通过第三方软件来进行建模，再导入到Lightscape中进行渲染。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回作为老牌渲染器，其很多渲染理念对于后来出现的渲染器插件都有极其深远的影响。（2）MentalRay。MentalRay是最负盛名的两个经典的渲染器之一，在很多好莱坞的电影中都使用过这个渲染器进行特技制作。当MentalRayfor3dsmax推出后，渲染效果大大超过3dsmax默认的扫描线渲染器，但因为3dsmax中的MenialRay只是一个简化的版本，与集成在Softimage中的MentalRay相比要简单得多，所以还远没有达到Softimage级别的渲染效果。（3）Brazil。Brazil渲染器拥有强大的光线跟踪的折射和反射、全局光照、散焦等功能。该渲染器效果极其强大，可以说是所有3dsmax渲染器插件中效果最好的一个。Brazil惊人的质量却是以非常慢的速度为代价的。但随着计算机硬件速度的日益加快，Brazil的实用性也会大大增强。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回（4）FinalRender。FinalRender渲染器可谓是当前最受欢迎的渲染器了，其渲染效果虽然略逊色于Brazil，但其速度非常快，效率很高，对于商业市场来说是非常合适的。相对于其他渲染器插件来说，FinalRender是第一个提供加强版次表面光线分散效果（Sub-surfacelightScatteringeffect,3s）的渲染器，它不仅支持传统的光线跟踪、间接光照，还有很强的体积光、面积光等功能。它内置的体积光效果速度更是比3dsmax的配置要快得多，还可以对体积光在发散方向上进行形状的控制。这些功能，使得FinalRender在影视制作和建筑效果图制作方面具有非常强的实用价值。另外，FinalRender的高效率、仿真的渲染效果，已被广泛地应用于商业活动，最新的电影《蜘蛛侠》中就使用了FinalRender作特技处理。FinalRender非常完善的渲染功能，使得其在广告动画、建筑效果图、工业设计、角色动画等领域中都大有作为。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回（5）VRayVRay是另外一个著名的3dsmax插件公司Chaosgroup推出的最新渲染器插件，比FinalRender的渲染速度要快，特别是在散焦效果方面效果也是最好的。VRay的渲染算法和上面介绍的渲染器略有不同，它是用光能传递来进行计算的，与Lightscape的计算方法略有类似。VRay拥有普通渲染器所具备的功能。在全局光能的渲染上，VRay提供了两种计算方式，一种是传统的光线跟踪方式，另一种是使用了类似Ligntscape的光能传递计算方式，VRay虽然才刚投入渲染器市场，但其版本的更新是非常迅速的。（6）Insight。一直只处于平面设计方面的日本，也推出了一款小巧、效率很高的渲染器插件Insight。该渲染器虽然名气不大，但其开发距现在已经有15年的历史了，其软件代码非常复杂，到现在已经非常成熟了。与其他渲染器不同的是，Insight主要用于建筑效果图，其可调节的参数是很少的。Insight采用了和Lightscape相同的处理方式，也是使用光能传递来对图像进行预计算，然后再计算图像的渲染。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回在表现建筑效果图方面，Insight的效果非常好，更为重要的是其渲染速度非常快，在所有具有光能传递功能的软件中是最快的一种；效率非常高，用于商业是非常合适的。在效果方面，其与Lightscape相比略为逊色了一些，其他方面的效果是非常优异的。（四）动画制作软件1.二维动画制作特点制作二维动画的软件现在有很多，有Flash、Animator、COOL3D、Firework等，Flash是目前的主流，它不仅支持动画、声音及交互功能，其强大的多媒体编辑能力还可以直接生成主页代码。由于Flash使用矢量图形和流式播放技术，克服了目前网络传输速度慢的缺点，因而被广泛采用。Flash提供的透明技术和物体变形技术使创建复杂的动画更加容易，为Web动画设计者提供了丰富的想象空间。虽然Flash本身不具备三维建模功能，但你可以在AdobeDimensions3.0中创建三维动画，然后将其导入Flash中合成。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回这些软件各自的功能特点不同，因而制作的动画风格也不同。二维画面是平面上的画面。纸张、照片或计算机屏幕显示，无论画面的立体感有多强，终究只是在二维空间上模拟真实的三维空间效果。一个真正的三维画面，画中的景物有正面，也有侧面和反面，调整三维空间的视点，能够看到不同的内容。二维画面则不然，无论怎么看，画面的内容是不变的。2.三维动画的制作特点三维动画之所以被称作计算机生成动画，是因为参加动画的对象不是简单地由外部输入的，而是根据三维数据在计算机内部生成的，运动轨迹和动作的设计也是在三维空间中考虑的。一般来说，制作一个专业级的作品至少要经过造型、动画和绘图三个步骤。造型就是利用三维动画软件在电脑上创造三维形体。动画则是使各种造型运动起来，也就是定义关键帧，而中间帧则交给计算机去完成，我们看到的好莱坞大片中的许多惊险镜头都是用电脑合成的。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回绘图包括贴图和光线控制等，一秒钟的动画大约为30帧，合成一帧可能用几秒，也可能要几十分钟，这时就是对电脑的整体性能进行考验的时候了。由于制作三维动画需要大量时间，因此通常将一个项目分为几个部分，分工协助完成。三维动画的代表软件有3DStudioMAX，它完成的物体质感非常强烈，光线反射、折射、阴影、镜像、色彩都非常清楚。由于它可以在Windows下运行，因而成为国内三维动画制作的主流产品，并被广泛运用于三维动画设计、影视广告设计、室内外装饰设计等领域。另外，还有Maya、LightWave3D、Alias/WaveFront、AnimatorStudio、SoftImage3D、StrataStudioPro等，都是动画制作中用的比较多的软件。（五）虚拟展示软件1.VRMLVRML（VirtualRealityModelingLanguage，第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回虚拟现实建模语言）是一个开放的、可扩展的、工业标准的景象描述语言，用于在因特网上描述三维景象或世界。通过VRML和浏览器，人们可以创建和观赏充满文字、图像、动画、声音以及电影的分布式交互网上3D世界。VRML的主要缺点是渲染质量较低，生成的图形比较粗糙，真实感不强，只适合做场景展示。2.ViewpointViewpointExperienceTechnology（简称VET）是由Intel公司及Metastream公司联合发布的新兴网上3D文件标准。基于此标准，人们能够方便地创建、发布及浏览网上3D图形。由于其文件尺寸小及传输速度快的特点，该标准一经发布就深受好评。VET格式的文件紧凑，比其他任何一种已存在的Web3D技术压缩比都高，其极小的文件量使得在网上浏览VET对象非常快捷。VET也可以和用户发生交互操作，通过鼠标或浏览器事件引发一段动画或是一个状态的改变，从而动态地演示一个交互过程。VET具有一个纯软件的高质量实时渲染内核，渲染效果接近真实而不需要任何的硬件加速设备。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回Viewpoint的主要不足在于其标准没有留出用于Java等高级语言编程控制的开放接口，从而大大限制了交互性的扩充，所以，其主要运用市场是作为物品展示的产品宣传和电子商务领域。3.Cult3DCult3D是瑞典Cycore公司开发的一种崭新的Web3D技术。它作为跨平台的3D引擎，让设计者把逼真的、具有实时交互的三维对象送到所有的因特网用户面前。其目的是在网页上建立互动的3D对象。利用Cult3D技术可以让网页设计师制作出3D立体产品，并以视觉的方式呈现不同的事件和功能的互动性。用户可以旋转、缩放、平移甚至操纵对象，还可以通过多媒体音效和操作指引，与对象交互，从而体现真实的物体属性。与Viewpoint相似，Cult3D也拥有一个高质量的软件渲染器，其渲染质量不亚于专业三维制作软件的水平，而且Cult3D采用纯Java语言编写，具备API（ApplicationProgrammingInterface）接口，能与Java等紧密集成在一起，可扩充性好。Cult3D的主要应用领域也是产品展示和电子商务。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回4.Java3DJava3D是一类图形API接口，是对以前流行的诸如OpenGL和Direct3D的三维图形API的重大革新。它是一种功能强大的、面向对象的API，提供了许多超出传统3D图形API所具有的功能，使得程序员摆脱诸如图形数据管理的琐碎事务，而把主要精力放在与用户交互、图形内容等高层次的工作中。Java3D能够生成简单或复杂的形体（也可以直接调用现有的三维形体），使形体具有颜色、透明效果、贴图，可以在三维环境中生成灯光、移动灯光等，可以具有行为（Behavior）的处理判断能力（键盘、鼠标、定时等）；可以产生雾效、背景、声音等；可以使形体变形、移动、生成三维动画；可以编写非常复杂的应用程序，用于VR等各种领域。其不足在于：各种贴图、效果及灯光的生成依赖于编程完成，应用过程极其复杂；渲染质量有待进一步提高。5.Pulse3DPulse3D是Pulse公司推出的用于网上娱乐的Web3D技术。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回它提供了一个多媒体平台，囊括2D和3D图形、声音、文本及动画。Pusle3D平台分为3个组件：PuslePlayer，PusleProducer和PusleCreator，分别用于浏览器播放、文件制作和模型导入。它的不足在于渲染质量不高，主要应用于互联网三维游戏。6.AdobeAtmosphereAdobeAtmosphere是Adobe公司推出的一个通过互连网连接多用户的三维环境式在线聊天工具。Atmosphere可以通过Internet连接多个用户，使得在同一场景中的用户能够彼此实时地看到对方对象的位置和运动情况，并且同时向所有用户发送聊天信息。Atmosphere提供了对自然重力和碰撞的模拟，使浏览的感受极具真实性。其不足在于：应用该项技术必须和Adobe公司的指定服务器相联，才能达到上述效果，鉴于目前的网络状况，其实用性大大降低。根据上述的选择标准，将上面介绍的各项Web3D技术，按照5分制原则评分，见表9-4。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回从表9-4可以得出初步结论，Cycore公司开发的Cult3D技术是业界较为理想的Web3D解决方案。Cult3D的数据结构采用的是SceneGraphsStructure（场景图），这一灵活的树状结构与显示列表非常相似。Cult3D的场景图中存在多个节点（Node），代表Cult3D中的各种资源，如材质、贴图、子场景（World）、摄像机、Java动作等，它们是组成Cult3D场景的基本元素。Cult3D平台是由3个不同功能的程序所组成的：Cult3DExporter插件、Cult3DDesigner软件和Cult3DPlayer插件。其中，Cult3DDesigner是Cult3D的核心技术，可以建立具有交互性的Cult3D对象；Cult3DPlayer插件是供Netscape和InternetExplorer等浏览器使用的，目的在于让浏览器播放Cult3D对象并展示交互性能；Cult3DExporter插件将3D建模软件如3DStudioMax或者Maya建好的三维模型导入Cult3DDesigner中，以便下一步制作。3个软件相互配合，封装了许多对技术性要求很高的操作，大大简化了制作流程，具有良好的实用性。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回三、数据类型与输出（一）平面数据类型及转换随着计算机图形图像技术的发展，目前已经出现了数十种不同类型的图像格式。如此众多的图像格式其分类标准也各不相同，但习惯上以图像文件数据的组织特征进行分类，分为位图文件格式和矢量文件格式。1.位图文件格式位图文件格式又称光栅图文件格式，是以像素点的形式来描述图形图像，所以位图文件又被称为图像，也就是说，图像实质上是由一些网格点——许多微小的黑白或彩色块组成的马赛克。这些小块称为像素或图像元素。像素是一种度量单位，主要用来表示计算机图形的量。像素可以用“位”（bit）来记录，而“位”是计算机信息中最基本的单位，是计算机存储单元开或关的一种状态，一般是用1或0来表示。只用一位像素描述彩色或灰度信息是远远不够的，第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回一幅含有256个灰度或彩色的图像，需8位/像素；而相片级质量的全色图像需24位/像素。根据分辨率、颜色和灰度级的不同，位图需要非常大的存储空间。因此，用压缩的格式存储图像就显得非常重要。通常，以位图形式存储的格式包括JPEG格式、BMP格式、PNG格式、TIFF格式、TGA格式、PCX格式、PSD格式等，这些也是常见的图像格式。BMP格式（Bitmap）：这是Windows图像的标准格式，有压缩和不压缩两种形式，颜色支持2～24位色，所以图像质量高，文件也很大。该格式支持多种图像的存储，在PC上各种图形图像软件都能对该格式的文件进行处理。TIFF格式：这是现存图像文件格式中最复杂的一种，TIFF是不依赖于硬件和操作系统环境，广泛应用于不同平台和应用程序间保存和交换图像信息的文件格式，是不同媒体间交换位图数据时最佳的可选格式之一。TIFF常被用于彩色图像的扫描，以RGB的全彩模式储存。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回PSD格式：这是著名的Adobe公司的图像处理软件Photoshop的专用格式PhotoshopDocument（PSD）。PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张“草稿图”，其中包含有各种图层、通道、遮罩等多种设计的样稿，以便于下次打开文件时可以修改上一次的设计。在Photoshop所支持的各种图像格式中，PSD的存取速度比其他格式快很多，功能也很强大。GIF格式：全称是GraphicsInterchangeFormat（图像交换格式），由CompuServe公司于1987年创建，是Web上使用最早、应用最广泛的图像格式，颜色支持2～256索引色，但不能用于存储真彩色的图像文件。其特点是图像文件小、下载速度快，尤其在低颜色数下比JPEG格式快得多，支持透明图像格式和动画格式。JPEG格式：这是24位的图像文件格式，也是一种高效率的有损压缩格式，由联合摄影专家组（JointPhotographicExpertsGroup）开发，该文件格式通过有损压缩方式可将图像文件量减少到原图的10%，第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回不适合放大观看，也不适合印刷，但却是Internet上最受欢迎的图像格式，特别适用于彩色传真、电话会议、新闻图片的传送等。PNG格式：全称是PortableNetworkGraphics，是一种新兴的网络图像格式，一种能存储32位信息的位图文件格式，其图像质量远胜过GIF格式。PNG一开始便结合GIF及JPEG两家之长，存储形式丰富，兼有GIF和JPEG的色彩模式，使用无损压缩方式来减少文件的大小，这一点与牺牲图像品质以换取高压缩率的JPEG有所不同。PNG同样支持透明图像的制作，透明图像在制作网页图像的时候很有用，可以把图像背景设为透明，用网页本身的颜色信息来代替设为透明的色彩，这样可让图像和网页背景很和谐地融合在一起。PNG图像可以是16位的灰阶、48位的彩色，也可以是8位的索引色。它的特点是显示速度很快，因为它使用高速交替显示方案，只需要下载1/64的图像信息就可以显示出低分辨率的预览图像。遗憾的是，该格式不支持动画。Macromedia公司的Fireworks软件的默认格式就是PNG。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回2.矢量文件格式矢量图像是用数学方法描述的一种由线段和几何元素组成的图形图像，所以矢量图像又被称为图形。因为图形是由数学方式的描述和组成路径，因此，可以很方便地放大、缩小、旋转、变形或重新填充对象而不降低图形质量。如将某图形轮廓放大倍数时，所显示或打印的轮廓依然光滑，无“锯齿”现象。矢量图形无法从扫描中获得，它必须依靠图形设计软件生成。以图形形式存储的格式包括CDR格式、AI格式、DXF格式、EPS格式、WMF格式、SVG格式、SWF格式等。CDR格式：这是CorelDRAW中的一种图形文件格式。它是所有CorelDRAW应用程序中均能够使用的一种图形文件格式。AI格式：这是图形软件Illustrator的文件格式。EPS格式：这是用PostScript语言描述的一种ASCII图形文件格式，也可用来存储位图图像，在PostScript图形打印机上能够打印出高品质的图形图像，最高能表示32位图形图像。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回该格式分为Photoshop/IllustratorEPS格式和标准EPS格式。其中标准EPS格式又可分为图形格式和图像格式，在Photoshop中只能打开图像格式的EPS文件。EPS格式包含两个部分：一部分是屏幕显示的低解析度影像，方便影像处理时的预览和定位，另一部分包含各个分色的单独信息。当EPS格式文件以DCS/CMYK形式存储时，文件中包含CMYK4种颜色的信息，可以直接输出四色网片，但是只有在PostScript打印机上比较可靠。当以矢量图格式输出时，输出质量非常高，文件也很大。它的缺点是存储图像效率特别低，压缩方案也较差。DXF格式：这是AutoCAD的图形文件格式，它以ASCII方式储存图形，在表现图形的大小方面十分精确，可被CorelDRAW、3dsmax等大型软件调用、编辑。WMF格式：这是Windows中常见的一种图元文件格式，它具有文件短小、图案造型化的特点，整个图形常由各个独立的组成部分拼接而成，但其图形往往较粗糙，并且只能在Office中调用编辑。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回SVG格式：SVG可以算是目前最受欢迎的图形文件格式了，它的英文全称为ScalableVectorGraphics，意思为可缩放的矢量图形。它是一种开放标准的矢量图形，其目的是为Web提供非栅格的图像标准，具有GIF和JPEG格式所不能提供的功能优势。它可以任意放大图形，不会改变图形显示和文字状态，可随时对文字进行编辑。比GIF格式和JPEG格式的文件还要小，下载速度更快。SVG图像还可对用户的动作通过高光显示、工具技巧、特殊效果、声音和动画进行反应和显示，并且支持ICC颜色描述的文件和超级链接颜色控制。SWF格式：利用Flash可以制作出一种后缀名为SWF（ShockwaveFormat）的动画，这种格式的动画图像能够用比较小的体积来表现丰富的多媒体形式。在图像传输方面，不必等到文件全部下载才能观看，而是可以边下载边观看，因此特别适合网络传输，特别是在传输速率不佳的情况下，也能取得较好的效果。事实也证明了这一点，SWF如今已被大量应用于Web网页进行多媒体演示与交互性设计。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回此外，SWF动画是基于矢量技术制作的，因此不管将画面放大多少倍，画面不会因此而有任何损害。综上所述，SWF格式作品以其高清晰度的画质和小巧的体积，受到了越来越多网页设计者的青睐，也越来越成为网页动画和网页图片设计制作的主流，目前已成为网上动画的事实标准。3.位图与矢量图的转换许多情况下，设计要求图形与图像之间进行格式转换。图形转换为图像的情况较为普遍，即将矢量格式的图形转换为位图模式的图像，然后再对其进行编辑，Illustrator、CorelDRAW、FreeHand等软件都是矢量绘图软件，但都具有将图形转换成图像的功能，而将图像转换成图形的情况则不多见，一般这种转换往往是由于某种特殊要求而产生的。如需要将某一手写书法字体制作成标志，就可以将其手写字体或扫描或通过数码照相输入到计算机中，保存成图像格式（如JPEG格式），然后在CorelDRAW软件中通过文件导入，选择图像分辨率，启动CorelTRACE来完成图像到图形的转换。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回（二）三维数据类型及转换在三维软件中，同样也存在着不同文件格式，例如，经常用到的三维造型软件3DStudioMax、Maya、Rhino等，工程类的有AutoCAD，Pro／E，Solidworks，CATIA，l-Deas，UG等，由于它们门户有别，所以自己的数据都难以被对方识别。但在实际工作中，往往需要接收其他CAD数据。这时几何数据交换就显得尤其重要。MAX格式：这是3DStudioMax特有的文件格式。3DM格式：这是Rhino特有的文件格式。3DS格式：3DS矢量格式，为3DStudioMax的动画原始图形文件，含有纹理和光照信息。DWG格式：是AutoCAD或Generic

CADD老版本的绘图格式。DXF：DXF是AutoCAD的DrawingExchangeFormat的缩写，DXF文件起源于AutoCAD工业绘图设计软件，是一种纯数据的存储格式，也是一种标准造型格式，适用的软件较多，第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回具有良好的通用性，它包括平面图形三维空间结构，许多二维和三维的软件都支持这种格式，国内软件设计商设计的三维字库大多采用DXF格式为存储格式。IGES：IGES是InitialGraphicsExchangeStandard的缩写。IGES是一种介于计算机设计（CAD）和计算机制作（CAM）两种格式之间的一种ANSI标准文件和Binary二进制文件，它有3种类型文件：IGE，IGS，IGES。STL：STL是Stereolithography的缩写。STL类型文件以二进制形式存储，是一种非常特殊的文件类型，专门用于参照计算机数据直接成像的技术。STEP格式：STEP标准（ISO10303）是一个关于产品数据计算机可理解的表示和交换的国际标准。其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的产品数据。随着STEP标准在工业应用中的日益普及和推广，它已引起国内外制造业的高度重视。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回发达国家都在花大力量把STEP标准推向工业应用。它的类型文件有step，stp。SLDPRT格式：这是SolidWorks特有的文件格式。PRT格式：这是Pro/ENGINEER的文件格式。（三）动画格式数据类型及转换GIF动画格式：GIF图像由于采用了无损数据压缩方法中压缩率较高的LZW算法，文件尺寸较小，因此被广泛采用。GIF动画格式可以同时存储若干幅静止图像并形成连续的动画，目前Internet上大量采用的彩色动画文件多为这种格式的GIF文件。FLI/FLC格式：FLIC是Autodesk公司在其出品的AutodeskAnimator/AnimatorPro/3DStudioMax等2D/3D动画制作软件中采用的彩色动画文件格式，FLIC是FLC和FLI的统称，其中，FLI是最初的基于320像素×200像素的动画文件格式，而FLC则是FLI的扩展格式，采用了更高效的数据压缩技术，其分辨率也不再局限于320像素×200像素。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回FLIC文件采用行程编码（RLE）算法和Delta算法进行无损数据压缩，首先压缩并保存整个动画序列中的第一幅图像，然后逐帧计算前后两幅相邻图像的差异或改变部分，并对这部分数据进行RLE压缩，由于动画序列中前后相邻图像的差别通常不大，因此可以得到相当高的数据压缩率。它被广泛用于动画图形中的动画序列、计算机辅助设计和计算机游戏应用程序。SWF格式：SWF是Flash的矢量动画格式，它采用曲线方程描述其内容，不是由点阵组成内容，因此这种格式的动画在缩放时不会失真，非常适合描述由几何图形组成的动画，如教学演示等。由于这种格式的动画可以与HTML文件充分结合，并能添加MP3音乐，因此被广泛地应用于网页，成为一种“准”流式媒体文件。AVI格式：AVI是对视频、音频文件采用的一种有损压缩方式，该方式的压缩率较高，并可将音频和视频混合到一起，因此尽管画面质量不是太好，但其应用范围仍然非常广泛。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回AVI文件目前主要应用在多媒体光盘上，用来保存电影、电视等各种影像信息，有时也出现在Internet上，供用户下载、欣赏新影片的精彩片段。MOV、QT格式：MOV、QT都是QuickTime的文件格式。该格式支持256位色彩，支持RLE、JPEG等领先的集成压缩技术，提供了150多种视频效果和200多种MIDI兼容音响和设备的声音效果，能够通过Internet提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放，国际标准化组织（ISO）最近选择QuickTime文件格式作为开发MPEG4规范的统一数字媒体存储格式。MPEG格式：MPEG／MPG是采用MPEG方式压缩的视频文件。MPEG（MotionPictureExpertsGroup）是目前最常见的视频压缩方式，它采用中间帧的压缩技术，可对包括声音在内的移动图像以1:100的比率进行压缩，并且它还支持1024像素×768像素的分辨率、CD音质播放、每秒30帧的播放速度等优秀功能（通常所看的VCD绝大多数都是采用该种格式）。第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回另外，除MPEG和MPG之外，部分采用MPEG格式压缩的视频文件还以DAT为扩展名，对于这些文件，用户应注意不要与同名的VCD、CD光盘的存储文件格式DAT数据文件相混淆。（四）网络虚拟展示格式数据类型HTML：HTML是超文本标记语言，是英文HyperTextMarkupLanguage的缩写，主要用于定义与多种信息相关的二维页面的布局、内容和行为。具体地讲，就是以标记式的指令（Tag）将文字样式、排版格式、多媒体内容进行编辑后，以超链接为基础把文本、图片、声音、动画、影像集成在一起，构成供浏览的多媒体功能。VRML：VRML是虚拟现实建模/造型语言，也是一种文件格式。VRML是英文VirtualRealityModulingLanguage的缩写。VRML描述三维物体及其行为，其目的是在网页中实现三维动画效果以及基于三维对象的用户交互。人们可以把Web当成一个连续的三维空间来浏览，它改变了原来WWW上单调、交互性差的弱点，将人作为浏览的主体，第一节设计表达法基础知识上一页下一页返回所有变化都是随着浏览者的意识并通过手中的鼠标而改变的。WWW上的虚拟现实技术就是依靠VRML语言来实现的。VRML具有文件量小、可交互性操作、易于网络传输等特点。使用一般的文本编辑器就可以编写VRML文件，也可以使用专用的VRML生成工具，还可以使用3D软件建模，再输出VRML格式，然后进行网上传输和浏览。Web3D：Web3D就是网络三维技术。它的标准称为Extensible3D，简称X3D，是Web3D组织于1998年提出的。X3D整合了XML、Java、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力、渲染质量和传输速度，从而使网络三维技术上了一个新台阶。Java3D：Java是面向对象的程序设计语言。Java的特点是简单、安全、面向对象、可移植和跨平台。Java不仅是一种编程语言，而且是一种技术平台，它为各种应用程序的建立提供了良好的基础。Java的出现为WWW增色不少，人们可以直接在网页上设置并欣赏动画。第一节设计表达法基础知识上一页返回一、表达方法应用总体导则从表9-2可以看出，表达方式有多种，要根据设计对象的类型来确定具体的表达方式。对于平面二维图形和三维产品的表达乃至四维效果的表达，应选用不同的表达方式。选用表达方式，需遵循以下通则。（一）按设计对象类型在设计前，一定先要明确设计对象属于哪一类，是属于平面设计类还是产品造型类，是建筑造型还是环境规划，只有先明确设计目标，才能做到有的放矢，选择相应的表达方法。一般对于平面设计类对象就直接采用平面设计软件进行设计，而其他类别可将二维结合三维甚至四维选择及应用。（二）按设计对象状态这一原则对整个表达方式的选择起着至关重要的作用。产品需要表达方式来进行效果表现则一定是处于某种设计阶段，因此首先要明确是新产品开发还是改进原有产品，第二节设计表达法应用导则下一页返回是概念设计阶段还是方案细化阶段，只有了解设计对象的设计目的、要求，才能快速地对表达方法做出选择。（三）按设计对象功能特点须确定产品的功能、适用范围、应用场合以及主要消费人群，是更注重功能使用还是造型色彩，目标明确后，有针对性地选择具体表现方式，满足产品功能的需要。（四）按设计对象的工作状态要对产品的工作状态有所了解，包括产品的放置、使用、维修等方式，如动态效果能更好地传达出产品效果，则可以考虑选择动画等虚拟展示形式表达。设计表达法的选择导则如图9-5所示。

二、表达方法具体应用导则由于表达方法不同，因此选用具体方法时又要遵循不同的具体导则。第二节设计表达法应用导则上一页下一页返回（一）平面二维、三维设计表达法选用导则1.按设计对象类型二维图形（如标志等）可直接选择手绘或平面设计软件，三维对象（如产品、环艺）则需通过专业的三维制作软件进行设计。2.使透视效果逼真大部分产品都有较固定的使用状态，并和人的视线形成稳定关系。因此，在表现产品时，应尽可能选用与实际使用状态类似的视平线位置。这样才能使表现出来的产品具有很强的真实感。此外，准确而充分地表现一件产品，视角的选择是十分重要的。这在二维平面上就可轻松地将三维形态的各个面都表达出来，如主要功能面、产品特征面等。3.使综合效果直观对在色彩、材质上要求较高的产品直接选择二维或三维表达方法有着明显的优势。任何色彩都具有三大特征：色相、明度、纯度。不同的色相、明度和纯度会使观者产生不同的心理变化。第二节设计表达法应用导则上一页下一页返回在计算机辅助效果表达中，产品的色彩和真实感主要来自其光影的变化。尤其对产品各种材料的表现，其光源的方向、大小、角度、数量、类型将直接决定材料贴图的表达效果，产品在受光条件下产生的明暗、反光及阴影也直接决定该效果的逼真程度。（二）动画表达法选用导则1.明确设计对象工业设计中的动画技术涉及多种形式，概括起来包括两个方面：用于设计方案的表达和展示，以及产品结构的优化。设计方案的表达和展示涉及形态、材质、色彩和产品构成表达；产品结构优化则主要用于仿真分析。2.明确表达目的根据目的不同可以选择不同的动画制作形式，用于商业宣传的动画主要讲究视觉效果，选择比较灵活；而以传达信息为目的的动画则形式表现比较朴素，以真实、合理、逻辑为宗旨。第二节设计表达法应用导则上一页下一页返回（三）模型表达法选用导则1.按产品的市场情况首先确定产品的适用范围、应用场合以及主要消费人群，对于造型要求较高或外形比较复杂的产品需要考虑模型制作。2.按产品的加工工艺工艺往往决定产品的生产成本，如果工艺复杂，加工成本高，则要考虑模型制作。3.按产品的生命周期对于某些产品，造型的更新速度极快，如手机等，对造型要求较高，款式变化周期短，因此需要用模型来表达设计方案。第二节设计表达法应用导则上一页下一页返回（四）虚拟展示法选用导则基于图像的二维虚拟展示系统具有开发成本低、真实感强、避免复杂的几何建模、交互性好、实时性强，适用于一些风景、房地产、环艺等领域。而基于模型的虚拟现实系统是以几何实体来构建虚拟环境，其数据量小，交互性强，适合于互联网的文件传输。因此，一些需要展示其功能、布局的产品可采用此种展示方法。第二节设计表达法应用导则上一页返回一、设计表达一般流程与以上基础知识和表达方法优选原则对应的产品设计表达流程大致如下：对于平面视觉设计如标志、展板等可直接运用二维设计工具进行创作；对需三维表现的产品、环境、建筑等，首先明确其设计阶段，从草图设计阶段到方案修订都可以用平面或三维软件加以表现，此方法效率高，渲染效果好，而方案一旦确定，可以通过成本较低的手工模型试看效果；要表现运动状态的产品，如机床，可以通过动画虚拟展示其动态效果，最后可以通过快速成型技术得到逼真的产品样机，从而降低直接加工生产所带来的风险，而这3种表达方式在设计中也是不断反复、不断修订的，如图9-6所示。二、二维设计表达流程根据表现对象的不同，使用的工具也不尽相同，如果仅仅使用平面设计软件，对于平面类的设计可以通过绘制草稿（或扫描等）—主体赋色—背景制作—整体调整的流程完成，如图9-7所示。第三节设计表达流程下一页返回例如，利用平面软件CorelDRAW11制作手机、汽车的具体流程如下。（1）首先绘制线描草稿，通过扫描仪导入到CorelDRAW中，利用贝赛尔工具仔细勾勒出轮廓，并进行细部刻画，如图9-8所示。框线图设计完成后，利用渐变填充、交互工具等对图形进行主体色的描绘，最终效果如图9-9所示。（2）汽车的制作和手机类似，首先将绘制好的线描草稿导入到CorelDRAW中，然后利用贝赛尔工具、交互工具对车身进行勾画，如图9-10所示，最后赋予交互效果以颜色，最终效果如图9-11所示。

三、三维设计表达流程如果要使用三维软件表达产品或进行三维设计，则需按照下述流程操作，如图9-12所示。具体实例参见本章第四节。在很多情况下，需要将平面软件和三维软件结合起来使用，才能达到预期的渲染效果，如图9-13所示。第三节设计表达流程上一页下一页返回现举例说明平面软件Photoshop和三维软件3dsmax在建筑环境效果中的综合使用流程。（1）在三维软件（3dsmax）中建模，然后添加材质，设置好材质、灯光参数，如图9-14所示。（2）通过3dsmax自带渲染器进行渲染，效果如图9-15所示。（3）利用Photoshop软件，制作出不同场景所需要的贴图，可以真实地模拟场景的特殊效果，图9-16就是利用不同的贴图制作出的环境效果。四、动画设计表达流程传统动画的设计制作过程相当复杂。从设计规划开始，经过设计具体场景、设计关键帧、制作关键帧之间的中间画面、复制到透明胶片上、上墨涂色、检查编辑，最后到逐帧拍摄，其消耗的人力、物力、财力以及时间都非常巨大。当计算机技术发展起来以后，人们开始尝试用计算机进行动画创作。第三节设计表达流程上一页下一页返回无论是传统动画还是计算机动画，其创作流程都基本类似，如图9-17和图9-18所示。而计算机技术大大提高了动画制作效率，丰富了动画的视觉效果，成为动画制作的主流。根据视觉空间的不同，计算机动画又有二维动画与三维动画之分。（一）动画设计与创意动画的设计与图像设计处理类似，首先要确定主题创意，其次是确定应用或播放环境，并由此确定动画设计用的软件编辑工具，然后才是素材处理和编辑过程。（二）脚本及动画设计脚本是叙述一个故事的文字提要及详细的文学剧本，根据该剧本要设计出反映动画片概貌的各个片断，也即分镜头剧本。然后，对动画片中出现的各种角色的造型、动作、色彩等进行设计，并根据分镜头剧本将场景的前景和背景统一考虑，设计出手稿图及相应的对话和声音。第三节设计表达流程上一页下一页返回（1）关键帧的设计：关键帧也称为原画，它一般表达某动作的极限位置、一个角色的特征或其他的重要内容，这是动画的创作过程。（2）中间帧生成：中间帧是位于关键帧之间的过渡画，可能有若干张。在关键帧之间可能还会插入一些更详细的动作幅度较小的关键帧，以便于中间帧的生成。有了中间画，动作就流畅、自然多了。（3）描线上色：动画初稿通常都是铅笔稿图，将这些稿图进行测试检查以后就要用手工将其轮廓描在透明胶片上，并仔细地描上墨、涂上颜料。动画片中的每一帧画面通常都是由许多张透明胶片叠合而成的，每张胶片上都有一些不同对象或对象的某一部分，相当于一张静态图像中的不同图层。（4）检查、拍摄：在拍摄前将各镜头的动作质量再检查一遍，然后动画摄影师把动画系列依次拍摄记录到电影胶片上。十分钟的电影动画片，大约需要一万张图画。第三节设计表达流程上一页下一页返回（5）后期制作：有了拍摄好的动画胶片，还要对其进行编辑、剪接、配音、添加字幕等后期制作，才能完成一部动画片。五、模型设计表达流程为了更加直观地表达产品设计方案，模型表达则是必要且有效的表达方法之一。相对于其他方法来说，模型表达效果更加