田召庆

摘 要：汽车造型设计过程中评审的时效性和真实性对项目的执行至关重要，本文讲述了基于Polygon技术的虚拟评审应用研究，新技术的引入大大提升了虚拟评审的执行效率。

关键词：汽车造型设计；Polygon数字模型；虚拟评审

1 引言

在项目开发中运用了基于polygon的新技术和流程，加快了产品的设计开发周期，同时减少了研发中的物理验证推敲模型制作的人力和物力成本。并通过先进的多种虚拟可视化技术，帮助项目快速实现了研发过程中的高仿真评审。

2 快速车身比例以及造型方案可视化评审

基于Polygon技术的数模构建方法，对比传统Alias的NURBS曲面构建有着更快的速度以及修改的便捷性。NURBS的建模原理是以数学公式为基础的，此技术能非常准确的表达简单的造型，NURBS技术非常适合后期产品阶段的建模，而Polygon是现在游戏行业常用的多边形建模技术，在渲染的时候，數字模型都需要拆分成polygon来进行。NURBS构建的曲面最终也要上拆成polygon数字模型来渲染，在汽车数字模型构建中，汽车曲面的复杂性使得NURBS数模的渲染速度比polygon数模慢。NURBS是传统主流的建模形式，随着游戏行业的发展使得polygon技术日渐成熟，polygon也已经渐渐的引入汽车行业，推动设计方案的执行推演效率提升。

在项目开发早期，通过多方案的评选筛选以及客户调研，才能保证后期的方案范围缩小后确保留下的方案更接近市场的预期。基于这样的项目特点，就需要在早期阶段制作多个设计方案模型来对比评审。而polygon的快速调整，尤其是模型的全局控制以及特征修改的方便性大大提升了早期设计评审的数量和质量。在项目初期，同时6个方案比例模型的对比评审，大大提升了管理团队的决策质量。在前期设计阶段，通过polygon技术快速的数字构建和比例模型评审，提升效率一倍以上，传统油泥模型的制作要2周，且是单色的油泥模型，而数字模型只要1周就可以制作完成。

当然在6个初步比例模型方案评审后，通过虚拟渲染的投票和调研，优化设计集中在2个优选的方案上。在通过基于polygon的中端渲染可视化技术，进一步的仿真主要设计造型方案确定theme选项，这大大提升了依靠2个全尺寸的油泥模型验证的速度。在项目中1：1全尺寸模型因为新的数字技术的引入减少到1个，时间上节约了3周，而仿真的效果却大大提升。

3 高品质可视化仿真真实产品状态

在项目的后期，则需要对设计的细节以及质量做更深入的分析和评审。而基于polygon技术构建的模型有着先天的优势：首先非常便捷地二次编辑能力，能够非常快速的制作出特征细节；其次超强的圆角和光顺能力方便快捷的丰富设计细节；再次极其方便地UV扩展能力能够帮助渲染团队快速设定好材质和灯光。通过基于polygon技术的高端渲染评审技术，在样车样件制作出来之前即可看到整车1：1带有材质效果的状态，补充了介于油泥及样车之间的效果空白。团队还开发了实时互动可视化评审平台，通过等比例的全尺寸的3屏幕投影技术实现数字方案的真实效果呈现，大大方便了设计人员以及管理评审人员在研发过程中对项目的细节把控，提升了设计质量和产品的细节质量。

高品质的可视化渲染，可以预判设计细节状态以及材质面料特性。方便评审决策人员用更加可视化的方式提升评审的效率和预见性，要知道此时如果制作全尺寸的油泥模型要花费1个周的时间，而且对于内饰还是没有材质效果的。

在以往的项目中无法做到各种材质在样件或者样车上的精确体现，而且如果使用以前的虚拟现实手段的话，以往很难达到一个比较真实的材质效果。通过引入新的polygon技术可以非常方便的设定UV贴图，再结合先进的材质扫描设备，就能仿真出物理材质的颜色、高光、凹凸信息。这样在三维软件中，就可以呈现出非常接近真实的材质效果，这样在评审中就可以在虚拟车上切换各种扫描所得的材质效果。在项目中通过自主开发材质模型的照片拍摄和三维扫描技术结合polygon的UV优化功能，经过多次实验和论证评审，最终开发出一套高仿真材质系统，在真实性和视觉感受上有显著提升，并为最终产品良好的材质效果打下坚实的基础。

当然在高质量的渲染可视化下，才值得细微差别都能很快辨别，更不用说清晰辨别外观可视化虚拟公差质量。就是使用实时虚拟现实软件对产品公差模型进行可视化制作。在以往的项目中，由于装配及模具生产出的产品会有一定的尺寸公差，所以通常情况下会制作多个实体模型用来展示最大、正常、最小的公差情况。我使用不同公差的数字模型进行虚拟现实的加工，最终输出的3D互动模型通过主动式立体投影机投影在屏幕上，通过立体眼镜显示出带有真实立体感的模型。这样不但可以在原有的角度方位上既可切换公差状态，同时可以很清晰的做出对比，省去了很大一部份的实体公差模型的制作，节约了经费。在项目中单个局部验证区域，相比较传统的实物模型方式，时间上节约10天。

基于polygon技术建模的数据，在白模状态下就可以清晰的感受到软包覆材质的质感。正式因为基于polygon技术建模这种“软质感”的高度仿真，也大大提升了高端渲染仿真的准确性。给评审决策者一个非常真实的产品最终状态的与展示，有助于越早的发现隐藏的问题，做出正确的评审判断。

4 提供高沉浸式虚拟现实分析和评审体验

沉浸式虚拟现实Immersive VR评审提供评审者完全沉浸的体验，使评审者有一种置身于虚拟世界之中的感觉。沉浸式虚拟现实其明显的特点是：利用头戴式显示设备把评审者的视觉、听觉封闭起来，产生虚拟视觉，同时，它利用手柄反馈以及探头等感应器把评审者的手感通道封闭起来，产生虚拟触动感。早在2006年就启用投影式虚拟现实系统，并在多个项目中不断完善和调整，到2011年新的光谱投影仪4K虚拟现实系统的建立，实现了高分辨率（4K），高帧率以及高对比度的虚拟评审体验。在GMNA北美研究了CAVE系统是一个更加沉浸式的投影式虚拟现实系统。

作者总结之前的2代投影式虚拟现实研究成果以及GMNA的CAVE系统的经验，在项目中首次尝试应用头戴式显示设备的系统。结合行业先进的RTTDeltaGen以及VRED软件的深入研究，以及实验尝试，在虚拟车身环绕评估，虚拟环境反射评估，虚拟车身油漆评估，以及虚拟配置对比评估方面，大大的提升了虚拟现实的沉浸感和高仿真度。

通过实现方案的高度沉浸式仿真和动态设计方案评审和展示，以及虚拟VR快速实现方案的3d立体仿真呈现集合动态的功能演示和预分析，对外客户可以早期进入VR客户虚拟方案调研，客戶能基于高仿真沉浸式的视觉反馈分析；而对内客户可以帮助工程师以及项目组早期解决人机尺度分析，灯光效果模拟，运动状态分析，功能件运动分析的多种仿真验证分析。做到设计方向早判断、问题早发现、早解决。

5 高仿真轻量化的设计动画演示和传播

传统的静态图片式的传播手法，在新时代的社交媒体下面，显然不能足够打动消费者的购买欲望。基于polygon技术的社交媒体推广视频技术的开发应用，在产品开发后期，通过对设计特征以及设计故事以一个故事性的脚本去讲解，使得客户有一种强烈的带入感和感官体验，这比传统的静态海波大大提升了和媒体以及潜在客户的沟通。

而微信以及微博等自媒体的传播，iOS以及安卓平台的app应用等，更是在线上提供了丰富的信息接口和渠道。丰富的多媒体表现既能完整地传递产品设计信息，同时通过和客户的互动了解到客户的关注点。帮助品牌以及产品培养了更多的忠实客户，极大的提升了品牌形象以及百姓口碑。同时也帮助品牌对自己的目标客户有更加深入的了解。

当然这一切的传播得以快速实施，特别是总是先人一步地抢在竞争品牌以及车型之前的传播动画和App制作都离不开polygon技术支持。正是基于polygon技术，实现了在保持高仿真的前提下的数据轻量化。项目传播视频，一开始原始工业数模和项目文件容量达3g，数据面片10万多，而通过polygon技术的优化，大大地轻量化了数据，原始工业数据文件小至1.2g，面片总量简直3万，加速了视频以及软件的制作，减少不必要的软硬件以及网络带宽占用。而最终输出流媒体数据，更加适合多媒体传播，只会占用客户移动端的少量流量，流畅度提升2倍左右，再一次侧面推动了品牌形象的高速传播。

6 结语

新的汽车市场环境迫使各大主机厂不断提升车辆开发的周期，新的Polygon 技术的引入从评审的效率和评审的真实体验都有极大的提升。设计决策者在新技术的支持下能更准确的做出决策，新评审流程大大缩短了评审的周期。

Polygon技术支持数字设计师快速的将设计方案呈现三维数模状态，建模速度是传统建模速度的1倍，新技术的应用提升了虚拟模型的真实感，同时新技术产生的数字模型数据量非常轻，模型的调整和渲染处理都非常方便。

参考文献：

[1]胡小强.虚拟现实技术基础与应用[J].北京邮电大学出版社 2009.

[2]林程等.车身外表面计算机建模方法研究[J].汽车技术 1998.

[3]朱心雄等著.自由曲线曲面造型技术[M].北京：科学出版社 2000.

[4]姜斌，李轶南.汽车造型设计[D].湖南大学出版社 2012.

[5]郑超，谢小丹.Maya模型制作.辽宁美术出版社，2014.

[6]精鹰传媒. Cinema 4D完全自学教程.人民邮电出版社，2015.